渠道防渗工程的防治冻害措施

买买提吐尔逊·塔依尔

摘 要：防渗工程是否产生冻胀破坏，其破坏程度如何，取决于土冻结时水分迁移和冻胀作用。而这些作用又和当是时当地的土质、土的含水量、负温度及工程结构等因素有关。若采取措施消除或改善其中一个因素，就有可能防止防渗工程的冻胀破坏。但是，渠道防渗工程多处于粘、粉质土壤上，渠水易与补给基土，衬砌体重量轻，抗冻胀能力弱，某些渠段无法避免自然和人为的不利条件，易与遭受冻害。实践证明，防治衬砌工程的冻害，要针对产生冻胀的因素，根据工程具体条件采取综合措施。即从渠系规划布置、渠床处理、排水、保温、衬砌的结构型式、材料、施工质量、管理维修等方面着手，全面考虑，采用适宜的防冻害措施。

关键词：渠道工程；防止；冻害措施

Channel seepage control projects frost damage prevention measures

Mai mai ti tu er xun·ta yi er

Abstract： The anti-seepage project is a frost heave damage， damage to what extent， the moisture migration depends on soil freezing and frost heave role. These effects and when when the local soil， soil moisture content， the negative temperature structure. To take measures to eliminate or improve one of the factors， it is possible to prevent frost heaving damage of the anti-seepage project. Seepage control project， however， is more than in the sticky， silty soil， qu shui easy recharging base soil lining body light weight and the ability of anti-frost heave weak， some drainage segment can not avoid the adverse conditions of natural and man-made， easy and suffered frost damage. Practice has proved that the damage， prevention and treatment of the lining project to address the factors that have a frost heave， in accordance with the specific conditions of the project to take comprehensive measures. That is， from the planning of the canal system layout， drainage bed treatment， drainage， insulation， the lining structure type， material， quality of construction， management and maintenance aspects to fully consider suitable Freezing prevention measures.

Key words： engineering channels； prevent； freezing Measure

現将实践中一些较为有效的冻害防治方法介绍如下。

1.回避冻胀

回避冻胀是在渠道衬砌工程的规划设计中，注意避开出现较大冻胀量的自然条件；或者在冻胀性土区，注意避开冻胀对渠道衬砌工程的作用。例如，采用埋入、置槽和架空渠槽等措施。

1.1 尽可能避开粘土、粉质土壤、松软土层、淤土地带、沼泽和高地下水位的地段，选择透水性较强的不易产生冻胀的地段，或地下水位埋藏较深的地段。将渠厎冻结层控制在地下毛管水补给高度以上。

1.2 尽可能采用填方渠道。

1.3 尽量使渠线走在地形较高的脊梁地带，避免渠道两侧有地面水（降水或灌排水）入渠。

1.4 在有坡面旁渗水和地面回归水入渠的渠段，尽量做到渠路、沟相结合，或者专设排水设施。

1.5 沿渠道外两侧应规划布置林带，最好是多种柳树，因柳树根须发达，密集伸向水源，可以改善渠床土基，有利于防冻害。总之，在渠系规划设计中，要尽可能地控制渠道衬砌工程基土的水、土条件，以避免和减少衬砌工程的冻害。

1.6 埋入措施

将渠道构造作成管或涵埋设在冻结深度以下的措施，即采用暗渠（管）输水。可以免受冻胀力、热作用力等的作用，是一种可靠地防冻胀措施。它基本上占地，易于适应地形条件，配水控制严密，水量损失最小，管理养护方便。特别适用于地形起伏、基不规则的地区，以及实行精耕细作的地区。但多受水头及造价方面的限制。一般当流量大、坡度又缓时不经济。

1.7置槽措施

置槽这种工程措施不使侧壁与土接触以回避冻胀，常被用于中小型填方渠道上，是一种价廉的防治措施。

1.8 架空渠槽

用桩、墩等构筑物支撑渠槽，使其与基土脱离，避开冻胀性基土对渠槽的直接破坏作用。但必须保证桩、墩等不被冻拨。此法形似渡槽，占地少，易于适应各种地形条件，不受水头和流量大小的限制，管理养护方便，但造价较高。

2.削减冻胀

当估算渠道最大冻胀变形值较大，具渠床在冻胀融沉的反复作用下，可能产生冻胀累积或后遗性变形情况时，可采用适宜的削减冻胀的措施，将渠床基土的最大冻胀量削减到衬砌结构充许变位范围内。

2.1 置换法是在冻结深度内将衬砌板下的冻胀性土换成非冻胀性材料（纯净的砂砾、砂卵石、及中、粗砂）的一种方法。通常又称铺设砂砾石垫层。砂砾石垫层不仅本身无冻胀，而且能排除渗水和阻止下卧层水分向表层冻胀区迁移。所以砂砾石垫层能有效地减少冻胀，防止冻害现象的发生。为完成消除冻胀影响，可将冻结深度全部置换，但用砂砾置换石置换后，冻结圣诞会比原地基扩大（因砂砾石的导热系数比一般土大），若置换到冻不到的深度，工程量必然增加很多，因此，当冻结深度较大时，应根据冻胀强度沿冻深的分布狀况（如上大下小或上大下无，上小下大或上无下大，上下两端小，中部偏大或上下均匀）和衬砌结构的允许变位值，计算渠床各部位的置换深度，确定置换断面。

2.2 隔热保温

将隔热保温材料（如炉渣、石腊渣、沥青、泡沫水泥、蛭石粉、玻璃纤维、聚苯乙烯泡沫板等）布设在衬砌体背后及地表面，以减轻或消除寒冷因素，并可减少置换深度，隔断下层土的水分衬给，从而减轻或消除渠床的冻深和冻胀。

对冬季行水的渠道，水位按等流量控制时，在设计最小水位以下，可按水保温考虑，在水面以上采用隔热材料（聚苯乙烯泡沫板）保温，以达到防冻胀的目的。

隔热保温层的厚度，可根据基土土质、含水、设计冻深或冻结指数，通过热工计算加以确定。对中小型渠道，聚苯乙烯泡沫板的厚度可按设计置换深度的1/10～1/15取用。冻胀量大的部位取大值，冻胀量小于允许变形值的部位可不设泡沫板。

作为永久性的隔热材料，要求具有耐久性、小的吸水性及不易变质等特性。当隔热材料承受荷载作用时，还要求隔热材料不产生大的变形并具有足够的抗压强度。

2.3 化学处理

利用化学材料注入或埋入渠床基土中，使土中水的冰点降低，或者增强土的憎水性，使冻胀时 不会发生（或很少发生）水分迁移现象，从而大大减轻或消除冻胀。

向渠床基土中加入可溶盐类物质，如食盐、氯化钙、氯化镁、食盐加氯化钙等，匀能降低土中水的冰点，时土在一定的气候条件下，处于不冻结状态。因此，土体就不会或很少发生冻胀。

2.4 压实

压实法可时土的干密度增加，孔隙率降低，透水性减弱。密度较高的压实土冻结时，具有阻碍水分迁移、聚集，从而削减甚至消除冻胀的能力，据此，可以通过渠床的压实处理，来达到防止冻害的目的。

压实处理法，有渠床原状土压实和翻松土压实两种。前者所能达到的深度较浅，一般在0.3m以内，不宜在严寒地区应用。后者可分层回镇，逐层压实，可达较大压实厚度。

压实处理的渠床，应先清除淤泥杂草，然后再行碾压。翻松土压实。还需视土料含水情况，进行扒松凉干或酒水补充，使其接近最优含水量，每次碾压的厚度根据碾压机械的压实功能和土料性质确定，一般不宜过厚。每层需酒水并扒毛表面，以利上下层土层结合，分段接头处，应削成缓坡结合，并交错夯实。为确保工程质量，应随时抽碾压土样，现场测定干密度。

2.5 防渗

当土中的含水量大于起开始冻胀含水量，才明显地区现冻胀现象，因此，防止渠水和渠堤上的地表水入渗、隔断水分对冻层的补给，以及排除地下水，是防止地基土冻胀的根本措施。

（1）防止渠水渗漏。这不仅是防冻害的措施，而且是进行渠道补砌的主要目的。保证施工质量，达到设计标准的关键是防止补砌体的伸缩缝或结构缝漏水。

（2）为防止渠堤上的地面径流入渗，需作好沿渠的防洪、排水工程（如截、排水沟，纳水口等），另外，渠坡补砌体顶部应做好封顶，以防来水浸入板后。对与必须建筑在渠堤上的小渠道，要采取严格的防渗措施，以免堤上渠水渗入堤内。

（3）隔断水分对冻结层的补给。采用塑料薄膜、油毡、人造橡胶膜等膜料，设置隔水层，隔断渠道渗水、大气降水和地下水等对冻结层的补给，使渠基土的显度低于起开始冻胀含水量，从而削除冻胀。一般是设置深浅两层封闭层隔膜，中填当地夯实土，填土厚度应等于设计冻深，上层隔膜与补砌体之间应设置过渡层。

（4）排除地下水，降低地下水为，载断地下水对冻结层的补给。应根据渠道所处的地形和水地质条件，按不同情况，具体对待，以达到排泄畅通、地基疏干、冻结层无水源补给的目的。排水系统的布置形式应按第三章所述设计。

3.优化结构

所谓结构法，就是在设计渠道断面和补砌接时采用合理的形式和尺寸，使其具有削减、适应或回避冻胀的能力。各地通过多年科学实验和产生实践，提出了一些适合当地条件的防渗、防冻胀断面和结构形式。结构形式除混凝土防渗和膜料防渗中所介绍的外，还有在干砌卵石层下设置粘土混凝土防渗层、浆砌石弧形渠低、混凝土板砌渠坡等综合形式。也有的矩形渠，底为反拱砌石，两侧为预制空箱内填砂砾石的挡墙形式。