(新疆水利水电建设工程造价管理总站， 乌鲁木齐 830000)

新疆地区混凝土防渗渠道防冻胀处理措施探讨

陈丽萍

(新疆水利水电建设工程造价管理总站， 乌鲁木齐 830000)

新疆地域宽广，冬季严寒时间长，混凝土防渗渠道的冻胀破坏问题是渠道设计中亟待解决的问题。本文通过对混凝土防渗渠道基本特征进行分析，阐述了混凝土防渗渠道的防冻胀处理措施以及施工技术要求，为严寒地区混凝土防渗渠道的防冻胀处理提供了设计和实践经验。

混凝土防渗渠道； 严寒地区； 冻胀破坏； 防冻胀处理措施

1 前 言

混凝土板衬砌结构防渗渠道由于防渗效果好、施工简便、运行安全等特点，已是新疆水利工程建设中广泛使用的一种渠道防渗技术措施，起到了提高水资源利用率、改善周边环境的作用，取得了良好的社会效益和经济效益。新疆地域宽广，冬季严寒时间长，冷暖变化易造成土体产生物理变化，如：冻土隆起、消融沉陷等，致使混凝土防渗渠道产生不同形式、不同程度的破坏。不仅影响正常使用，且增加修缮费用，影响工程效益的正常发挥。因此，如何防止混凝土衬砌渠道因渠基冻胀而产生刚性破坏，是新疆地区水利工程混凝土防渗渠道设计必须考虑的关键因素。

2 混凝土防渗渠道冻胀破坏的基本特征

混凝土防渗渠道产生冻胀破坏主要是由于负温造成基土与水之间产生胶合力，冻土由于产生物理变形对防渗渠产生反作用力，在不均匀的冻胀作用下，当渠道底板产生不均匀变形时，稳定性将变得极差，造成衬砌结构的坍塌、变形，从而造成混凝土防渗渠道产生冻胀破坏。影响混凝土防渗渠道冻胀破坏的因素有两个：ⓐ持续低温；ⓑ基土含水率高，属冻胀性土壤特性。

3 混凝土防渗渠道防冻胀处理措施

针对防渗渠产生冻胀的原因，预防混凝土防渗渠道冻胀产生破坏的方法有两个：ⓐ通过降低渠道基土土质水分含量，改变土质结构，改善地温条件；ⓑ选择能适应冻胀土特性的防渗材料和衬砌。须采取综合处理措施，才能取得较好的效果。

3.1 压实法防冻胀

土壤密实可减弱水分迁移，通过压实法对土壤进行压实可增加土的干密度，使土粒重新排列靠近，黏结力增大，减弱透水性和基土冻胀的物理变形。实验证明，土壤的密实度达到一定程度时，冻胀物理变形随土壤的干密度增加和水分子的减少而下降。压实法防冻胀处理措施对地下水位高的渠道较为有效。地下水位高的渠道，易产生混凝土衬板鼓胀或裂缝，混凝土衬板整体上抬、架空、滑塌等，整修时基土内如掺入一定比例的三七灰土再进行夯实，压实效果会更好，基土的空隙率将大大减少，对混凝土防渗渠防冻涨破坏能起到较好的效果。

3.2 混凝土防腐蚀抗冻涨

在严寒地区进行混凝土防渗工程，设计时都有抗冻要求，在选材上一般优先选用抗冻性能较好的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，但硅酸盐水泥抗酸碱性能力比较差，而灌区地下矿化程度普遍较高，硫酸盐、碳酸盐、镁盐和氯化物等分子浓度较大，地下水力侵蚀使其强度降低而遭破坏，需采取有效措施。通常抗地下水侵蚀措施有以下几种：ⓐ采取可靠的防渗措施，在混凝土施工时应根据不同的自然地理条件选择不同性能的水泥及外加剂，确保从材料方面增加耐久性；ⓑ严格控制好混凝土配合比，确定混凝土试验参数，降低水灰比，减少孔隙率；ⓒ掺入引气型外加剂以提高混凝土抗冻强度。

3.3 换基防止冻胀破坏

把冻胀性基土换成弱冻胀性土壤是常用且有效的防冻措施，这种换填方式主要是改变土壤颗粒成分，减少土壤中水分迁移，一般采用粗砂、砾石等石料换填。基土含水量较大、地下水埋深在冻结深度以下、冻胀范围比较大的渠道适合砂砾换基法，砂砾料可使换填范围内冻胀程度有所减轻，使下冻土层产生排水空间，将砂砾垫层内的积水排出。为保持长期抗冻胀性能，可在砂砾层设反滤层，防止水分子流动致使渠底基土流失致使换基层失去防冻胀性能。换基防冻胀厚度一般取决于基土的土质、地下水埋深和部位。一般基土土质黏性越大、地下埋深越浅，需要换填的厚度越大。基土含水量越大，需换填的厚度就越大。对渠底地下水埋深大于1.6m的渠段，换填厚度一般为25～35cm，对渠底地下水埋深小于1.6m的渠段，换填厚度根据冻深的大小确定，一般为冻深的65%～85%。

3.4 设置隔热保温抗冻胀

保温法是最常见的抗冻胀处理措施，采用保温材料在衬砌板下设置隔热层，隔断下层水分补给，在结构上对基土进行保温。新疆地区混凝土防渗渠道防冻胀处理措施使用较多且比较成熟的隔热材料是EPS隔热保温材料，EPS隔热保温材料具有导热系数小、隔热性能好、防渗性能好等特点，在发达国家得到广泛应用。我国许多城市也在逐步应用EPS材料，许多科研部门都做过实验研究，通过试验发现，隔热效果越好，冻深消减率越大，2cm厚EPS隔热保温材料消减冻深深度在20cm左右。但EPS隔热保温材料保温措施成本较高，从其经济方面考虑，一般在地下水位高于渠底，且冻胀情况比较严重、地下水无法排除的渠道上使用。EPS隔热保温材料厚度可根据基土土质、含水量、设计冻深或冻结指数，通过热工计算加以确定。对于中小渠道而言，EPS隔热保温材料厚度可按设计置换深度的1/10～1/15取用。

3.5 选择合理的断面形式。

ⓐ梯弧形断面。此断面在干、支渠道改建中应用较多，并且已在近几年实例和工程施工运行中证明抗冻胀能力较好，由于其断面近似于最佳水力断面，流水作用力分布均匀，易于沉沙被流水冲走，减少淤积，且稳定性强，能改善渠道冻胀分布不均匀的情况，减少冻土隆起、位移、裂缝等破坏现象；ⓑU形衬砌断面。此断面与梯弧形断面相比，不仅具有切面小、受力条件好、渗水能力强、水流条件佳、流速快、输沙能力强等优点，还能适应地基的不均匀性，改善渠道冻胀产生的应力集中情况，其抗冻胀性能较高，可适应一定程度的冻胀力和融沉变位。冻胀程度仅为梯弧形断面的1/3～1/4。U形渠槽衬砌断面形式衬砌预制机械化施工程度较高，推广比较简便，在灌区较小的支渠和斗、分渠工程上应用较为广泛；ⓒ聚乙烯塑膜和混凝土预制板复合防渗衬砌结构。实验证明：在混凝土预制板下铺设PE塑膜，可防止高硫酸盐、高腐蚀性地下水反向渗透对混凝土防渗衬砌侵蚀破坏。同时防渗效果要比未铺设PE塑膜的渠道混凝土衬砌防渗能力提高9倍以上，抗冻胀性能要提高60%以上。

4 混凝土防渗渠施工技术要求

混凝土防渗渠道防冻胀处理除了要针对渠基土的冻胀特性和地下水埋深情况，提出经济合理的综合处理措施外，还应严格控制工程施工质量，以保证处理措施达到预期的效果。

a.严格控制混凝土防渗渠道的施工质量，禁止使用劣质混凝土产生质量问题造成防渗体漏水，从而使基土含水量增大产生物理变形造成冻胀破坏。对PE塑膜和混凝土预制板复合防渗衬砌结构，应做好膜接缝防水处理，对于膜局部损坏的，在不影响施工质量的前提下，要粘补密实；严格按照设计要求，保证伸缩变形缝中填缝材料的施工质量，确保填缝止水材料与混凝土粘结密实。

b.采用换基防止冻胀破坏处理措施时，应严格控制粗砂、砾石的含土量，确保粗砂、砾石具有较大的渗透性，保证换填料的压实厚度和压实密度；防止由于基土比率不符合设计要求而造成渠道冻胀破坏现象的发生。

c.渠道排水系统的设计、施工中，要布局好纵、横向排水系统的反滤层的施工，防止排水系统配料相互混杂，影响排水效果，使基土含水量增加引起冻胀破坏，危害工程运行安全。

5 结 语

本文根据本地区实际情况，提出了防止混凝土防渗渠道冻胀的措施，在寒冷地区渠道衬砌工程抗冻胀设计中，主要问题是在设计时要掌握本地自然条件、工程地质及水文地质条件，合理确定抗冻胀设计中的各种参数，以此保证设计的准确性。因此须从实际出发，寻找经济技术最优的抗冻形式。◆

简讯

三峡水库水位消落至160米以下预留防洪库容

正处于消落期的三峡水库水位持续下降，记者从中国长江三峡集团公司获悉，5日8时，三峡水库水位已降至159.99m，消落目标已完成过半。按照计划，三峡水库水位将继续消落至145m左右，预留防洪库容。

防洪是三峡水库的首要功能。按照调度规程，三峡水库在每年汛后蓄至最高水位175m左右，以便冬季枯水期发电，以及改善长江中下游用水条件；而在第二年汛前，将逐步消落至防洪限制水位145m左右，以便腾库防汛。

三峡集团的实时水情数据显示，5日上午8时，三峡水库入库流量为11000m3/s，出库流量为11600m3/s。出库流量大于入库流量，水库水位已降至159．99m。

三峡水利枢纽梯级调度通讯中心主任肖舸介绍，目前，三峡水库正在按照既定计划实施消落。汛前，水库水位将持续下降，直至达到防洪限制水位。届时，三峡水库水位将比2013年试验性蓄水完成后的最高水位下降约30m，腾出防洪库容约221亿m3。

来源：新华网 中国水力发电工程学会网 2014年5月8日

http://www.hydropower.org.cn/showNewsDetail.asp?nsId=12919

Discussion of Anti-frost-heaving Treatment Measures in Concrete Anti-seepage Channel in Xinjiang

CHEN Li-ping

(XinjiangWaterConservancyandHydropowerConstructionCostManagementStation,Urumqi830000,China)

Xinjiang is characterized by wide area and long cold duration in winter. Frost-heaving problem of concrete anti-seepage channel should be solved in channel design. Basic features of concrete anti-seepage channels are analyzed in the paper. Anti-frost-heaving treatment measures and construction technical requirements of concrete anti-seepage channel are described, which provides design and practical experience for anti-frost-heaving treatment of concrete anti-seepage channel in cold regions.

concrete anti-seepage channels; cold regions; frost-heaving damage; anti-frost-heaving measures

TV52

A

1005-4774(2014)06-0063-03