保温材料在郑家屯涵洞设计中的应用

梁伟晶

（吉林省公主岭市水利勘测设计院，吉林 公主岭 136100）

郑家屯涵洞位于吉林省公主岭市大岭涝区新凯河左岸，向北一公里是公主岭市与农安县的堤防交界，是三江地带重要的防洪工程，原有的郑家屯涵洞由于修建的时间较长，加之地质条件的影响，经过几次超设计标准的洪水后，工程冻害破坏严重，涵洞的进、出口底板，大部分的洞身段已经破坏，已经起不到排水作用。经过上级部门研究决定重新修建郑家屯涵洞。

1 工程设计

根据吉林省水利勘测设计院《三江地带防洪工程初设》意见，设计涵洞的防涝排水标准为20年一遇，通过水利计算确定涵洞的孔口尺寸为：洞高2 m，洞宽1.5 m，消力池长6 m，池深0.52 m。

2 涵洞破坏原因分析

郑家屯属于季节性冻土区，在季节性冻土区，温度、土、水等是水工建筑物发生冻害的主要因素。在此次重新修设计中，重点分析原涵洞破坏原因是：郑家屯涵洞位于大岭涝区内，多年平均气温4.2℃，1月份平均气温为－12～-24℃，温度较低，该处的土质为亚粘土，亚粘土的含水量为80%，冻涨率5%，土的冻结温度为－0.7℃，说明含水量大。实践证明：含水量大的土，冻涨性强，对建筑物的危害相应也大，受这几方面因素影响，涵洞进口、出口底板发生了冻胀，致使涵洞受到严重破坏，无法正常运行。

3 防治冻害措施

由于涵洞的破坏是受到基础的不均匀冻胀所致，为解决这一问题，在本次的重新设计中引进了黑龙江水科所的研究成果—泡沬板基础保温技术。工程建设完工后，经过几年的运行，效果较好。

3.1 保温板的铺设

聚苯乙烯泡沫板是一种高效能的保温材料，它具有导热系数低、不吸水，强度足以满足水工建筑物的承载要求，因此做为涵洞的基础保温较为合适。保温板的铺设目的就是设法保证水工建筑物所占地基保持温度，使水工建筑物基础不致冻胀或冻胀很小不至于影响建筑物的安全。设计中，在涵洞的进出口及洞身底板下铺设保温板，在基础的周边保护采用了水平保护段的结构形式和竖向保温的形式。

1）水平保护段的尺寸和铺设方法。

根据工程地质条件，当地的最大冻层深度为1.5~1.6 m。

保温板厚度，大型渠道应通过热工计算确定，按热工要求计算，采用等效厚度法。中小型渠道，保温层的厚度可采用当地标准冻深的1/10~1/15，已知当地的冻深1.5 m，查DL/T5082—1998《水工建筑物抗冻胀设计规范》中的有关规定，因此保温板的厚度为1/15×1.5=0.1 m。根据实际情况，取保温板的厚度为50 cm。

根据黑龙江水科所的《涵洞保温基础的特点及工程特性》中的公式，水平保护段的长度可以取L=（0.6~0.8）Hm，Hm为工程设计冻深（m）。则L=0.8×1.5=1.2 m。

2）竖直方向保温板的铺设方法和尺寸。

保温板的厚度为50 cm，深度达到最大冻深1.5 m。

两种保温形式比较看，前者易施工，开挖量小；后者相反，因此，在应用中多采用水平保温段的形式。

3.2 效果分析

1）抗冻胀效果好，保温材料具有导热系数小等特性，建筑物用它做抗冻材料，经过对建筑物的冻胀观察，工程没有受到冻胀影响。

2）降低工程造价，在此次的涵洞设计中，如果采用以往的换填措施防冻，即将冻层内的冻胀土全部换成非冻土，回填砂砾料需砂砾料180 m3，资金1.7万元；采用聚苯乙烯泡沫，仅需6.0 m3，投资1 500元，降低工程造价近1.5万元。

3）缩短工期，保温板在使用中运输、安装方便，节省人力、物力缩短了工程施工工期。