北方防渗渠道抗冻设计问题的分析

任　安（黑龙江农垦勘测设计研究院，黑龙江　哈尔滨　150090）

北方防渗渠道抗冻设计问题的分析

任安
（黑龙江农垦勘测设计研究院，黑龙江哈尔滨150090）

我国北方地区作为我国粮食的主产区，为了更好的提高粮食的产量，可以通过修筑渠道来实现对农田进行灌溉，从而提高农产品的产量。但由于我国北方地区冬季较为寒冷，在防渗渠道建设过程中存在着冻胀破坏问题，所以需要做好北方防渗渠道的抗冻设计措施，确保防渗渠道能够在农业生产过程中更好的发挥其重要作用。本文从北方防渗渠道的设计特点入手，对北方防渗渠道冻胀的破坏形式进行了说明，同时分析了北方防渗渠道冻胀破坏的原因，并进一步对北方防渗渠道抗冻设计的措施进行了具体的阐述。

北方；防渗渠道；冻胀破坏；抗冻设计；措施

防渗渠道主要是利用建立保护层来降低渠床土壤的透水性。在我国北方，由于冬季气温较低，在土壤、水分及温度等因素影响下，渠道防渗体系极易受到冻胀而导致渠道受到破坏，所以需要针对防渗渠道冻胀破坏的形式及原因，来采取切实可行的措施加强防渗渠道的防冻设计，确保防渗渠道的功能性能够有效的发挥出来。

1　防渗渠道的设计特点

由于我国北方地区水量相对较少，在防渗渠道设计时通常会采用混凝土和沥青混凝土等渗漏量较小的防渗结构，在施工过程中需要控制好防渗结构的厚度，同时还要严格对伸缩缝进行处理。同时我国北方地区地下水位较低，所以渠道断面较小，边坡相对较陡。在纵坡地形上进行设计时，需要对不淤流速进行重点考虑。北方防渗渠道冻胀破坏是较为常见的问题，所以在设计时，需要采取切实有效的措施来尽可能的降低冻害的破坏影响。通常情况下可以选用弧形底梯形、弧形坡脚梯形、弧形和U形渠道，以便于能够增强对冻胀变形的适应能力，减轻冻胀的破坏力。同时选用高强度的水泥混合砂浆进行渠道的砌筑，妥善进行砌筑缝的设计，严格按照相关规程进行施工，避免裂缝的立生。对于渠道衬砌的混凝土板，可以适当的提高其厚度，在施工过程中确保振捣的密实性。渠道在设计时可以根据实际情况来确定其具体走向，但尽量做到两侧坡段的日照和风作用条件不会有较大的差异，减小不均匀冻胀变形的产生，尽量选用粗颗粒土以确保基础冻胀量的减少。

2　北方防渗渠道冻胀的破坏形式

2.1现浇筑混凝土底板出现断裂。在一些防渗渠道中，由于没有进行纵向分缝的设置，这样就极易在渠底中心线的位置产生裂缝，而且裂缝会不断延长，部分裂缝还会将渠道的首尾进行连通。

2.2现浇混凝土板的隆起。在渠底或是边坡中下部位置，部分混凝土板会出现纵向与横向分缝隆起。

2.3预制混凝土鼓胀与滑塌。当预制板的勾缝砂浆与板之间呈现分离状态下时，在渠底或是边坡下部的预制板会出现连片鼓起的情况，通常鼓起的高度会达到2cm～6cm。

3　北方防渗渠道冻胀破坏的原因

3.1渠基的上抬高度不够。部分渠道改造工程或是在老渠道一侧进行新建的渠道，在设计时会受到地形的影响，渠基的上抬高度不够，而且渠道位于灌溉区内，所处区域地下水位相对较高，这就导致渠道上层会有充分的水分补给，渠道的基础含水量会达到较高值。在温度较低时，则会导致冻胀发生。

3.2渠堤的密实度不够。部分防渗渠道是利用人工进行填筑的，这就导致渠堤达不到设计要求的密实度，会存在较多的薄弱环节。同时由于土体密度较低，地下水容易上升，导致渠堤的含水量升高，渠堤在冻结过程中会产生较大的冻胀力，从而导致渠堤受到不同程度的冻胀破坏。

3.3防渗膜出现连接缝不严或者损坏。通常情况下都是利用搭接法和扣接法来进行防渗膜连接，很少会用到焊接法。在防渗膜连接施工过程中不仅容易造成破损，而且板间的接缝可靠性也较差，从而产生渗漏通道，渠道中的水会渗漏到防渗膜层中。

3.4砂垫层的含粉量较高。在防范冻胀的措施中，可以利用沙垫层来代替冻胀土。由于砂垫层系数较高，而且透水性较强，所以在混凝土板下铺设砂垫层可以起到有效的防冻胀效果，但需要控制好砂垫层中的含土量。

3.5设计中的缺陷。在渠道底部混凝土板设计过程中，由于没有进行纵缝的设计，这就导致在冻胀力作用下，底板两侧容易受到边坡的挤压，中部又有拱力产生，从而导致在冻胀作用下底板中部容易断裂或是产生裂缝。

4　北方防渗渠道的抗冻设计措施

4.1进行合理的渠道选线与渠系布置。在渠道选线时，要意识到这对于防治冻胀的关系极大，如果条件允许的话，要尽量让渠线经过之处主要是粗粒土。在地下水位比较深的地方，在地基透水性不好而地下水位又比较高的地方，就要尽可能地建成填方渠道，从而抬高渠底。在灌区之内的渠系布置上，要注意到防止田间灌溉渗漏水，要在地块和下一条渠道中间设计出一条林带与道路，从而延长渗漏的途径。

4.2采取结构抗冻设计措施。运用结构抗冻设计，一般是采用U形或者弧形底梯形断面渠道的形式，从而抗击冻胀。U形渠道变形要将整体上抬作为主要形式，冻胀变形情况较为均匀。弧形渠底则具有相当的抗冻胀作用，在受冻胀影响时因为变形比较均匀，因而十分适宜于寒冷地区的渠道设计。因为U形渠道主要采用预制混凝土板进行拼结，但是在实际施工过程中，由于预制的尺寸是有限的，而且大型U形混凝土板在进行拼接的过程中，还存在着相当的困难，所以U形渠道一般用于流量比较小的支渠以及支渠以下的渠道，但弧形底梯形断面渠道由于不受上面这些因素的影响，在干渠和支渠中经常会被采用。

4.3运用隔热保温材料。在渠道衬砌体的下部可以设计隔热保温材料，这样不仅可以有效的对冻深和冻胀进行消减，而且还能够适当的对置换的深度进行减小，从而将下层土的水分补给割断，有效的起到抗冻胀的效果。另外可以采用聚苯乙烯泡沫板，这是一种新型的保温材料，不仅自重轻，而且强度较高，吸水性较差，具有非常好的隔热保温性能，价格低廉，易于施工，目前在防渗渠道防冻设计中应用较为广泛。

结语

我国北方防渗渠道防冻胀问题已成为渠道设计中的重要问题，为了有效的避免冻胀破坏的产生，则需要加强对防渗渠道的管理和维护，建立完善的运行管理制度，采取切实可行的抗冻设计措施，加强渠道的抗冻设计，确保渠道防渗作用更好的发挥出来。

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