寒冷地区渠道衬砌防冻胀工程技术研究

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摘要：在实际的操作过程中，需要着重做好寒冷地区灌区渠道衬砌防冻胀等相关工作，使此类问题得到切实有效的解决，并且结合具体情况，真正意义上健全优化相应的工程技术，以此使该地区能够在灌区渠道等相关方面呈现出应有的效益。基于此，分析寒冷地区灌区渠道衬砌防冻胀工程技术等相关内容，希望能够为有效提升我国寒冷地区的灌区渠道衬砌防冻胀能力做出一定的贡献。

关键词：寒冷地区；灌区渠道；衬砌防冻胀工程技术

当前，我国在寒冷地区灌区渠道衬砌过程中冻胀破坏问题十分严重，而此类问题特别普遍，特别是在地下水位比较高的地区，此类问题对于渠道自身和灌区的运行质量都会有很大程度的危害。对此，需要着重分析和探讨寒冷地区灌区渠道衬砌防冻胀等相关内容，做好相应的工程建设，使相应技术不断优化和完善，这是至关重要的。

1寒冷地区灌区渠道衬砌冻胀问题出现的主要原因

从整体上来看，在我国的寒冷地区灌区渠道衬砌过程中存在冻胀的问题，其根源主要体现在三个方面，分别是：土质的冻胀湿度，土壤中含水量出现很大程度的变化，以及对基土造成了某种程度的破坏。通常情况下，我们所称之为的冻胀性土，主要指的是在基础的土壤中含有小于0.5cm的土粒，如果地面的温度在0度以下，渠道的衬砌和基础土壤表面之间就会产生一定的空隙，空隙中会有残留的水分，在这样的情况下会形成一种冰晶体，基土就会形成最初级的冻结面。如果气温持续降低，在基础的土壤中所存留的水分会进一步冻结变成冰晶体，然后进一步通过毛细粒基础土壤中的水分在很短的时间内进一步向上移动，在这样的情况下原本的上部基础土壤中的冰晶体会进一步增大，最终形成冻土层。特别是在寒冷的冬季，此类地区的温度特别低，基础土壤中的中部和下部并没有冻结的水分，不会受到毛细力的影响，继续朝着基础土壤的上部进行移动，在这个过程中冻结的深度就会进一步增大，与此同时，冻结区域的水量也会进一步增加，由此就会导致基础土壤出现特别显著的膨胀，如果冻胀力超过或者等于基础土壤中渠道渗气的强度，在这样的情况下，灌区的渠道衬砌就会被严重破坏，或者被顶起，由此使灌区的渠道衬砌冻胀问题越来越严重。

2寒冷地区灌区渠道衬砌防冻胀工程技术分析

2.1渠道衬砌防冻胀自适应断面技术

从实践中来看，在寒冷地区的灌区渠道衬砌防冻胀功能和渠道的断面形状有着十分紧密的内在关联。当前，我国有很多的渠道断面形状是梯形或者矩形，通常情况下在坡地的周围会结合具体情况构建伸缩缝，进一步根据观测的具体信息可以看出，基土冻胀越来越向着上部移动，在这个过程中，渠道的底部衬砌在很大程度上受到渠道周围衬砌块的影响，在本质层面支撑于渠道坡底设定的简支板会有一定的变形问题，在这样的情况下，渠道衬砌内部就会产生相应的拉应力。因为混凝土本身所呈现出的抗拉强度比较低下，由此使渠道出现开裂的问题。所以在冻胀的过程中，渠道底部的衬砌会在中间位置出现纵向的裂缝，在渠道的边缘位置，也会有某种程度上的纵向裂缝，针对这样的情况，在地面以下水位的影响之下，渠道的边缘位置产生裂缝的几率就会明显下降，从而向渠道的中下部进行转移。对此，有针对性的应用渠道衬砌防冻胀自适应断面技术，能够使该区的冻胀问题得到有效解决。在具体的应用过程中，要根据具体输水量的情况，使断面得到切实有效的改良和优化，使整体的断面形状为弧形，在对其进行优化和改进的相关环节，断面要通过弧形坡角和坡形躯体，同时也要使渠道坡角受力的集中点得到有效的改变。其次，要针对渠道内部结构进行不断的优化，如果渠道受到冻胀力，渠道就会从简支的形状变成反拱的形状，而由此也使得衬砌应力从拉应力转变成为压应力，由此可以呈现出更明显的防冻胀效果。

2.2有针对性的应用基土层保温技术

在寒冷地区灌区渠道衬砌冻胀问题发生的过程中，其根本的因素是因为基土受到了冻胀的因素影响，在这个过程中温度是核心因素，如果温度比较低，渠道的基础就会出现十分严重的冻胀问题，因为渠道的衬砌和渠道基土层铺设的泡沫水泥和珍珠岩制品等制作成为保温材料，在这样的情况下，有效应用基土层保温技术，通过相应的保温措施，使其导热性能得到最大程度的发挥，这样能够使渠道基土中的热量流出和流入的速度进一步有效减缓，由此可以使基土层中水热耦合的功能进一步降低，由此，就可以构成人为的冻土层分布深度和冻装系数。因为基土的冻胀现象有比较明显的衰减，所以这样就能够使寒冷地区灌区渠道衬砌的防冻胀功能得到充分的体现，在有效应用基础层保温技术的过程中，要尽可能选用厚度为10厘米的聚苯乙烯泡沫板，在实践的过程中使其保温功能得到充分的发挥。

2.3基土层防水技术

在渠道中，基土层的数量如果比基土层最初动荡水量明显增加，在这样的情况下就会导致渠道衬砌出现冻胀的问题，针对此类情况，有效应用基土层防水技术可以使此类问题得到有效解决。为了充分避免渠道渗透水分以及地下水不补充动土层的水分，要从根本上有效排除渗漏的水分和地下水，使基土层的水分得到充分降低，这样可以使渠道衬砌被冻胀的问题得到充分的缓解。对于渠道衬砌而言，它包含施工缝和温度缝等相关的渗水部位，所以要使渗漏的水分得到充分的降低，要充分确保温度与施工条件高度吻合，在渠道的预支配置和实际的浇筑过程中，要尽可能有效确保缝隙的数量充分降低，这样可以使防渗功能进一步提升。在具体的操作过程中，为了使防渗功能进一步增强，可以在具体施工环节提前留下铺设大于1米的防渗薄膜。与此同时，用砂浆对于衬砌块之间的缝隙进行有效铺满，结合具体情况对其进行表面的按压平实工作，再通过复合型的防渗衬砌进一步全面铺设衬砌块下的薄膜，这样能够使基土层防水技术的作用和功效得到充分的发挥。

2.4基土层换填技术

因为在寒冷地区灌区渠道的衬砌特别容易产生冻胀的问题，所以在这样的情况下，相关工作人员要着重采取相应的措施，结合具体情况，使渠道的防冻害效果得到充分的提升，要有效应用基土层换填技术，大多数时候，渠道基础都是在动荡性的土层状态之下，对此，要从本地区的实际情况出发，进一步有效利用风积沙等冻状性能比较弱的材料更换渠道基土的相关土层。因为风积沙在冻结的过程中，在基础土壤中含有的土壤水分会进一步转移到冻结面的反方向，由此使水分充分减少，进一步确保渠道的整体防冻胀功能又有显著增强。以平稳的渗透水分作为基础，要充分确保换填施工材料和下垫面土壤之间的反滤层，并且设置相对应的排水设备。总而言之，通过上面的分析和探讨，我们可以充分看出，在寒冷地区的灌区渠道衬砌防冻胀工程技术的应用过程中，要着重针对相关技术进行不断的优化和完善，结合该地区的气候特点等相关因素，找到切实有效的解决冻胀问题的途径和方式，进一步有效应用相应的技术，构建更系统完善的灌区渠道衬砌防冻胀体系，实践更科学合理的整合方案，以此使该地区冻胀问题得到有效解决，在更大程度上提升灌区渠道衬砌防冻胀成效。

参考文献

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作者：马志新 单位：黑龙江省农垦建三江管理局勤得利灌区管理站