(新疆水利水電建設(shè)工程造價管理總站， 烏魯木齊 830000)

新疆地區(qū)混凝土防滲渠道防凍脹處理措施探討

陳麗萍

(新疆水利水電建設(shè)工程造價管理總站， 烏魯木齊 830000)

新疆地域?qū)拸V，冬季嚴(yán)寒時間長，混凝土防滲渠道的凍脹破壞問題是渠道設(shè)計中亟待解決的問題。本文通過對混凝土防滲渠道基本特征進(jìn)行分析，闡述了混凝土防滲渠道的防凍脹處理措施以及施工技術(shù)要求，為嚴(yán)寒地區(qū)混凝土防滲渠道的防凍脹處理提供了設(shè)計和實踐經(jīng)驗。

混凝土防滲渠道； 嚴(yán)寒地區(qū)； 凍脹破壞； 防凍脹處理措施

1 前 言

混凝土板襯砌結(jié)構(gòu)防滲渠道由于防滲效果好、施工簡便、運行安全等特點，已是新疆水利工程建設(shè)中廣泛使用的一種渠道防滲技術(shù)措施，起到了提高水資源利用率、改善周邊環(huán)境的作用，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。新疆地域?qū)拸V，冬季嚴(yán)寒時間長，冷暖變化易造成土體產(chǎn)生物理變化，如：凍土隆起、消融沉陷等，致使混凝土防滲渠道產(chǎn)生不同形式、不同程度的破壞。不僅影響正常使用，且增加修繕費用，影響工程效益的正常發(fā)揮。因此，如何防止混凝土襯砌渠道因渠基凍脹而產(chǎn)生剛性破壞，是新疆地區(qū)水利工程混凝土防滲渠道設(shè)計必須考慮的關(guān)鍵因素。

2 混凝土防滲渠道凍脹破壞的基本特征

混凝土防滲渠道產(chǎn)生凍脹破壞主要是由于負(fù)溫造成基土與水之間產(chǎn)生膠合力，凍土由于產(chǎn)生物理變形對防滲渠產(chǎn)生反作用力，在不均勻的凍脹作用下，當(dāng)渠道底板產(chǎn)生不均勻變形時，穩(wěn)定性將變得極差，造成襯砌結(jié)構(gòu)的坍塌、變形，從而造成混凝土防滲渠道產(chǎn)生凍脹破壞。影響混凝土防滲渠道凍脹破壞的因素有兩個：?持續(xù)低溫；?基土含水率高，屬凍脹性土壤特性。

3 混凝土防滲渠道防凍脹處理措施

針對防滲渠產(chǎn)生凍脹的原因，預(yù)防混凝土防滲渠道凍脹產(chǎn)生破壞的方法有兩個：?通過降低渠道基土土質(zhì)水分含量，改變土質(zhì)結(jié)構(gòu)，改善地溫條件；?選擇能適應(yīng)凍脹土特性的防滲材料和襯砌。須采取綜合處理措施，才能取得較好的效果。

3.1 壓實法防凍脹

土壤密實可減弱水分遷移，通過壓實法對土壤進(jìn)行壓實可增加土的干密度，使土粒重新排列靠近，黏結(jié)力增大，減弱透水性和基土凍脹的物理變形。實驗證明，土壤的密實度達(dá)到一定程度時，凍脹物理變形隨土壤的干密度增加和水分子的減少而下降。壓實法防凍脹處理措施對地下水位高的渠道較為有效。地下水位高的渠道，易產(chǎn)生混凝土襯板鼓脹或裂縫，混凝土襯板整體上抬、架空、滑塌等，整修時基土內(nèi)如摻入一定比例的三七灰土再進(jìn)行夯實，壓實效果會更好，基土的空隙率將大大減少，對混凝土防滲渠防凍漲破壞能起到較好的效果。

3.2 混凝土防腐蝕抗凍漲

在嚴(yán)寒地區(qū)進(jìn)行混凝土防滲工程，設(shè)計時都有抗凍要求，在選材上一般優(yōu)先選用抗凍性能較好的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，但硅酸鹽水泥抗酸堿性能力比較差，而灌區(qū)地下礦化程度普遍較高，硫酸鹽、碳酸鹽、鎂鹽和氯化物等分子濃度較大，地下水力侵蝕使其強(qiáng)度降低而遭破壞，需采取有效措施。通?？沟叵滤治g措施有以下幾種：?采取可靠的防滲措施，在混凝土施工時應(yīng)根據(jù)不同的自然地理條件選擇不同性能的水泥及外加劑，確保從材料方面增加耐久性；?嚴(yán)格控制好混凝土配合比，確定混凝土試驗參數(shù)，降低水灰比，減少孔隙率；?摻入引氣型外加劑以提高混凝土抗凍強(qiáng)度。

3.3 換基防止凍脹破壞

把凍脹性基土換成弱凍脹性土壤是常用且有效的防凍措施，這種換填方式主要是改變土壤顆粒成分，減少土壤中水分遷移，一般采用粗砂、礫石等石料換填。基土含水量較大、地下水埋深在凍結(jié)深度以下、凍脹范圍比較大的渠道適合砂礫換基法，砂礫料可使換填范圍內(nèi)凍脹程度有所減輕，使下凍土層產(chǎn)生排水空間，將砂礫墊層內(nèi)的積水排出。為保持長期抗凍脹性能，可在砂礫層設(shè)反濾層，防止水分子流動致使渠底基土流失致使換基層失去防凍脹性能。換基防凍脹厚度一般取決于基土的土質(zhì)、地下水埋深和部位。一般基土土質(zhì)黏性越大、地下埋深越淺，需要換填的厚度越大?；梁吭酱?，需換填的厚度就越大。對渠底地下水埋深大于1.6m的渠段，換填厚度一般為25～35cm，對渠底地下水埋深小于1.6m的渠段，換填厚度根據(jù)凍深的大小確定，一般為凍深的65%～85%。

3.4 設(shè)置隔熱保溫抗凍脹

保溫法是最常見的抗凍脹處理措施，采用保溫材料在襯砌板下設(shè)置隔熱層，隔斷下層水分補(bǔ)給，在結(jié)構(gòu)上對基土進(jìn)行保溫。新疆地區(qū)混凝土防滲渠道防凍脹處理措施使用較多且比較成熟的隔熱材料是EPS隔熱保溫材料，EPS隔熱保溫材料具有導(dǎo)熱系數(shù)小、隔熱性能好、防滲性能好等特點，在發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用。我國許多城市也在逐步應(yīng)用EPS材料，許多科研部門都做過實驗研究，通過試驗發(fā)現(xiàn)，隔熱效果越好，凍深消減率越大，2cm厚EPS隔熱保溫材料消減凍深深度在20cm左右。但EPS隔熱保溫材料保溫措施成本較高，從其經(jīng)濟(jì)方面考慮，一般在地下水位高于渠底，且凍脹情況比較嚴(yán)重、地下水無法排除的渠道上使用。EPS隔熱保溫材料厚度可根據(jù)基土土質(zhì)、含水量、設(shè)計凍深或凍結(jié)指數(shù)，通過熱工計算加以確定。對于中小渠道而言，EPS隔熱保溫材料厚度可按設(shè)計置換深度的1/10～1/15取用。

3.5 選擇合理的斷面形式。

?梯弧形斷面。此斷面在干、支渠道改建中應(yīng)用較多，并且已在近幾年實例和工程施工運行中證明抗凍脹能力較好，由于其斷面近似于最佳水力斷面，流水作用力分布均勻，易于沉沙被流水沖走，減少淤積，且穩(wěn)定性強(qiáng)，能改善渠道凍脹分布不均勻的情況，減少凍土隆起、位移、裂縫等破壞現(xiàn)象；?U形襯砌斷面。此斷面與梯弧形斷面相比，不僅具有切面小、受力條件好、滲水能力強(qiáng)、水流條件佳、流速快、輸沙能力強(qiáng)等優(yōu)點，還能適應(yīng)地基的不均勻性，改善渠道凍脹產(chǎn)生的應(yīng)力集中情況，其抗凍脹性能較高，可適應(yīng)一定程度的凍脹力和融沉變位。凍脹程度僅為梯弧形斷面的1/3～1/4。U形渠槽襯砌斷面形式襯砌預(yù)制機(jī)械化施工程度較高，推廣比較簡便，在灌區(qū)較小的支渠和斗、分渠工程上應(yīng)用較為廣泛；?聚乙烯塑膜和混凝土預(yù)制板復(fù)合防滲襯砌結(jié)構(gòu)。實驗證明：在混凝土預(yù)制板下鋪設(shè)PE塑膜，可防止高硫酸鹽、高腐蝕性地下水反向滲透對混凝土防滲襯砌侵蝕破壞。同時防滲效果要比未鋪設(shè)PE塑膜的渠道混凝土襯砌防滲能力提高9倍以上，抗凍脹性能要提高60%以上。

4 混凝土防滲渠施工技術(shù)要求

混凝土防滲渠道防凍脹處理除了要針對渠基土的凍脹特性和地下水埋深情況，提出經(jīng)濟(jì)合理的綜合處理措施外，還應(yīng)嚴(yán)格控制工程施工質(zhì)量，以保證處理措施達(dá)到預(yù)期的效果。

a.嚴(yán)格控制混凝土防滲渠道的施工質(zhì)量，禁止使用劣質(zhì)混凝土產(chǎn)生質(zhì)量問題造成防滲體漏水，從而使基土含水量增大產(chǎn)生物理變形造成凍脹破壞。對PE塑膜和混凝土預(yù)制板復(fù)合防滲襯砌結(jié)構(gòu)，應(yīng)做好膜接縫防水處理，對于膜局部損壞的，在不影響施工質(zhì)量的前提下，要粘補(bǔ)密實；嚴(yán)格按照設(shè)計要求，保證伸縮變形縫中填縫材料的施工質(zhì)量，確保填縫止水材料與混凝土粘結(jié)密實。

b.采用換基防止凍脹破壞處理措施時，應(yīng)嚴(yán)格控制粗砂、礫石的含土量，確保粗砂、礫石具有較大的滲透性，保證換填料的壓實厚度和壓實密度；防止由于基土比率不符合設(shè)計要求而造成渠道凍脹破壞現(xiàn)象的發(fā)生。

c.渠道排水系統(tǒng)的設(shè)計、施工中，要布局好縱、橫向排水系統(tǒng)的反濾層的施工，防止排水系統(tǒng)配料相互混雜，影響排水效果，使基土含水量增加引起凍脹破壞，危害工程運行安全。

5 結(jié) 語

本文根據(jù)本地區(qū)實際情況，提出了防止混凝土防滲渠道凍脹的措施，在寒冷地區(qū)渠道襯砌工程抗凍脹設(shè)計中，主要問題是在設(shè)計時要掌握本地自然條件、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，合理確定抗凍脹設(shè)計中的各種參數(shù)，以此保證設(shè)計的準(zhǔn)確性。因此須從實際出發(fā)，尋找經(jīng)濟(jì)技術(shù)最優(yōu)的抗凍形式?！?/p>

簡訊

三峽水庫水位消落至160米以下預(yù)留防洪庫容

正處于消落期的三峽水庫水位持續(xù)下降，記者從中國長江三峽集團(tuán)公司獲悉，5日8時，三峽水庫水位已降至159.99m，消落目標(biāo)已完成過半。按照計劃，三峽水庫水位將繼續(xù)消落至145m左右，預(yù)留防洪庫容。

防洪是三峽水庫的首要功能。按照調(diào)度規(guī)程，三峽水庫在每年汛后蓄至最高水位175m左右，以便冬季枯水期發(fā)電，以及改善長江中下游用水條件；而在第二年汛前，將逐步消落至防洪限制水位145m左右，以便騰庫防汛。

三峽集團(tuán)的實時水情數(shù)據(jù)顯示，5日上午8時，三峽水庫入庫流量為11000m3/s，出庫流量為11600m3/s。出庫流量大于入庫流量，水庫水位已降至159．99m。

三峽水利樞紐梯級調(diào)度通訊中心主任肖舸介紹，目前，三峽水庫正在按照既定計劃實施消落。汛前，水庫水位將持續(xù)下降，直至達(dá)到防洪限制水位。屆時，三峽水庫水位將比2013年試驗性蓄水完成后的最高水位下降約30m，騰出防洪庫容約221億m3。

來源：新華網(wǎng) 中國水力發(fā)電工程學(xué)會網(wǎng) 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