□任 浩（塔里木河流域巴音郭楞管理局）

0 引言

就我國部分地理區(qū)域而言，每年冬季的平均氣溫都會達到0℃以下，造成渠道防滲工程出現(xiàn)凍脹破壞現(xiàn)象，在一定程度上延緩了工程進度。最近幾年，渠道防滲工程的凍脹事故逐漸得到工程人員的重視，文章將就渠道中的凍脹破壞進行系統(tǒng)論述，有針對性地采用有效應(yīng)對機制，在維系工程發(fā)展的同時，延續(xù)我國渠道工程的使用壽命。

1 渠道襯砌體的凍脹破壞分析

1.1 混凝土的澆筑或者預(yù)制混凝土襯砌

預(yù)制混凝土襯砌是用一種具有剛性的襯器材質(zhì)制作的，通常是6～7m的厚薄板塊，具有極強的抗壓能力。它面對凍脹破壞時，抗拉強度相對較低，因此很容易遭受破壞。

1.2 渠道截面襯砌的上揚

渠道襯砌體中，當(dāng)渠道橫截面較為窄小的時候，其基土的凍脹情況基本是均勻分布，當(dāng)整體的襯砌有較大的剛硬度時，在側(cè)面凍脹力以及基底凍脹力的共同作用下，其整體的襯砌會向上揚起。例如：對于橫截面較為狹窄的U型混凝土渠道或者是渠道坡度較為短小的坡型渠道來說，在冷空氣的破壞下，會造成襯砌上揚，當(dāng)渠道襯砌向上抬起以后，在渠道內(nèi)部水流的作用下，經(jīng)常會出現(xiàn)坍塌、錯位的情況。

1.3 鼓脹和裂縫

在凍土區(qū)渠道防滲工程凍脹破壞中，凍脹出現(xiàn)裂縫的具體原因是渠道中不均勻的水溫分布，同時在襯砌體間所產(chǎn)生的凍結(jié)力的共同作用下產(chǎn)生的。通常情況下，凍脹裂縫一般會沿著渠道水流方向大范圍地呈現(xiàn)在混凝土現(xiàn)澆板塊上，裂縫的位置具體是在渠道底部以及板塊角落中1/3處。當(dāng)冬季渠道水流流動或者出現(xiàn)積水情況時，裂縫即會出現(xiàn)在流水周圍的渠坡表面。當(dāng)混凝土襯砌長期處于低溫狀態(tài)時，它會因為無法適應(yīng)溫度變化而產(chǎn)生形變，在板塊間產(chǎn)生橫向或者是縱向的開裂情況。時間久了，其板塊的凍脹會逐漸成為砌塊的凍脹，使渠道出現(xiàn)滲水、漏水問題，增加基土的含水容量，加大基土的凍脹，使得渠道中的裂縫日漸擴張，破壞面積越來越大。

1.4 渠道混凝土襯砌體的架空

在寒冷的冬天，渠道在進行水流運行時，在水面上方1m左右的渠道坡口處，通常會出現(xiàn)混凝土襯砌突起架空的情況。據(jù)某市調(diào)查顯示，依據(jù)實際情況對渠道襯砌破壞原因進行核查，砌體的架空大體上是因為地基板面的凍脹引發(fā)，而冰蓋的壓力則是次要原因，它只能說是在原有凍脹破壞下加重了對管道的損壞。針對地下水處于較高位置的渠道端口而言，它的渠道坡腳通常處于渠道底部，造成渠道管道的拱起。

1.5 坍塌移位

在渠道混凝土襯砌體遭遇凍脹破壞時，渠道底部的基土也會出現(xiàn)嚴重的凍脹情況。渠道內(nèi)部坡腳地方的混凝土板塊會立即隆起，逐步向頂部拱起，造成不同板塊間的搭架、錯位移動的現(xiàn)象。同時，由于渠道空間的上層部分遭遇伏凍土的阻止與隔絕，一定程度上降低了混凝土板塊與基土建的摩擦力，使混凝土板塊不斷向下滑動，在渠道底部堆積，使得襯砌整體遭遇損害。

2 防滲工程凍脹破壞的有效防治措施

2.1 規(guī)避造成渠道凍脹的影響因素

在渠道防滲工程規(guī)劃設(shè)計中，工程人員應(yīng)盡量避免渠道凍脹的影響。例如，應(yīng)切實規(guī)避容易出現(xiàn)較大范圍渠道凍脹情況的自然環(huán)境，針對渠道凍脹常發(fā)區(qū)域，有效規(guī)避渠道凍脹中有可能出現(xiàn)對于襯砌工程造成影響的因素。對此，工程人員可以將渠道埋入地下通道、在地底自制渠槽或者是將渠道架空等手段進行防滲工程的凍脹破壞處理。

2.2 緩解防滲工程中的凍脹情況

在渠道防滲工程中，如何做到有效緩解凍脹情況，其具體應(yīng)做到：

就防滲渠道的建設(shè)而言，通常是采用弧形底梯形斷面以及U型斷面的模式，運用這種截面方式，更加有利于管道靠近渠道水源，有效地防治渠道凍脹情況的發(fā)生。就其建造理論分析得出，渠道低部具有相對較好的反拱能力，可以均勻受力，對于低溫天氣有較好的抵抗力，同時具有較強的應(yīng)對外界凍脹破壞的機能。比如：在防滲工程中，U型渠道的采用是較為普遍的，有很強的防凍脹能力，在遭遇冷空氣襲擊的時候，渠道整體都會向上揚起，在天氣轉(zhuǎn)暖之后，凍脹部位即可恢復(fù)原形，相較于梯形渠道來說，它就不那么容易遭遇凍脹破壞了。

2.3 選用科學(xué)的襯砌結(jié)構(gòu)模式

在防滲渠道建設(shè)中，對于冬天渠道內(nèi)部的防凍害處理，工程人員應(yīng)具體做到在處理渠道內(nèi)部防滲排水難題的同時，盡量降低渠道流水水位，從而進一步降低基土含水容量。第一，在防滲工程施工中，施工人員應(yīng)在襯砌底部鋪滿土工膜材料，阻隔由于管道滲水或者是降雨給渠道帶來的水源供給，從而降低渠道水位，緩解渠道凍脹情況的破壞力。與此同時，土工膜材料的采用能較好地阻隔較低氣溫，防范地下水的遷移活動，降低渠道凍脹程度。第二，在渠道襯砌底部鋪上一系列保溫材料，例如：爐渣、玻璃纖維以及聚苯乙烯泡沫板等，從而為渠道中渠床進行保溫，幫助它更好地抵制冷空氣的侵襲，使其有效緩解渠道凍脹。比如聚苯乙烯泡沫板的渠道防凍害處理已被廣泛運用于渠道防滲建設(shè)中，它能緩解冷空氣對渠道的凍害，對處理凍脹具有非常好的效果。為此，有關(guān)專家依據(jù)聚苯乙烯泡沫板的實用情況做出實驗對比，結(jié)果表明聚苯乙烯泡沫板厚度每增加1cm，則可減少1/10左右的凍脹深度。第三，采用化學(xué)材料治理防滲工程的凍脹危害，具體而言就是將氯化鈣、氯化鎂等融入渠道基底建設(shè)中，從而降低渠道水的凝聚點，增加基土的含水量，使得渠道在發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象的時候，不會過多地造成水分轉(zhuǎn)移，能更好地幫助防滲工程建設(shè)緩解凍脹狀況。第四，更換材料，將渠道襯砌板底部的凍脹性土替換成為能有效防止凍脹事故發(fā)生的非凍脹性材質(zhì)，在出現(xiàn)凍脹情況較為嚴重的地方，一般可以在渠道底部鋪設(shè)砂礫石墊層。第五，在凍土區(qū)渠道防滲工程建設(shè)中，針對治理凍脹情況的有效措施，可以運用碾壓機械壓制的土質(zhì)材料，增進渠床材質(zhì)密度，在縮減土質(zhì)間隙的基礎(chǔ)上，抵制水體進入土質(zhì)層。事實上，土質(zhì)很難產(chǎn)生凍脹破壞，由于襯砌板自身質(zhì)量相對較輕，因此在實施防凍害措施的時候，其壓制最好能夠達到99%，使干密度高于1.60。第六，增進防凍脹管理舉措。在防凍脹施工中，除了工程設(shè)計以及工程施工以外，加強工程管理機制也是極其重要的，尤其是渠道的運作管理。就寒冷氣候下進行水循環(huán)的渠道而言，工程人員應(yīng)切掉水源流動，盡可能降低土質(zhì)中的含水容量。簡而言之，應(yīng)積極關(guān)注水體中存在的結(jié)冰或者是排冰的情況，及時規(guī)避凍脹對于渠道的損害。同時不定時地改變渠道水流運作方向，造就新的渠道流動模式，從而更好地處理防滲工程中的凍脹危害。

3 結(jié)語

導(dǎo)致渠道凍脹破壞的原因有很多，所以必須在設(shè)計、施工、管理各方面下功夫。在實際選擇防凍措施的時候，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁?、地下水位、土質(zhì)、多年平均凍深等情況，合理地選擇防凍脹措施，這樣不但可以增加它的可行性，同時也可以減少投資，達到最佳的效果。具體而言工程人員應(yīng)不斷創(chuàng)新，從新方法、新工藝、新材料上做出突破，創(chuàng)造出更具操作性、更加實用的防凍脹措施，真正地從根本上解決渠道襯砌工程的凍害防治問題。

[1]高英利.寒冷地區(qū)渠道防滲工程凍脹破壞及其防治措施[J].水利建設(shè)與管理,2013(3).

[2]張鵬.巴州地區(qū)渠道防滲工程凍脹的防治措施[J].中國水運,2013(4).