混凝土防滲襯砌渠道抗凍脹設(shè)計應(yīng)用淺析

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1、混凝土防滲襯砌渠道抗凍脹設(shè)計應(yīng)用淺析摘要：本文以伊犁河谷地重大工程團(tuán)結(jié)渠灌區(qū)一期土地開整理項目混凝土防滲襯砌渠道抗凍設(shè)計為例，簡要論述了新疆伊犁河谷地重大工程團(tuán)結(jié)渠灌區(qū)混凝土襯砌渠道抗凍脹設(shè)計的計算方法，分析地下水埋深與混凝土襯砌渠道設(shè)計凍深的關(guān)系，進(jìn)行襯砌結(jié)構(gòu)抗凍脹穩(wěn)定計算，確定相應(yīng)的抗凍脹措施。計算結(jié)果表明，渠道設(shè)計凍深隨地下水埋深與基礎(chǔ)之間垂向距離的增加而增加，設(shè)計凍深與工程區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍深值成正比；基礎(chǔ)凍脹量隨工程區(qū)地下水埋深與基礎(chǔ)之間垂向距離的增加而遞減；混凝土襯砌渠道陰坡凍脹量最大。在渠道襯砌工程抗凍脹設(shè)計中，設(shè)計人員要掌握灌區(qū)氣象資料、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、

2、凍土資料等，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。關(guān)鍵詞：　凍脹條件;設(shè)計凍深;凍脹量;防凍措施0、緒論我國西部區(qū)域的新疆，大部分地區(qū)處于干旱區(qū)，年均降水量147.4mm（大部分地區(qū)降水量少于200mm），年降水總量僅占全國的3.92%，在新疆，沒有灌溉就沒有農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)耕作全靠灌溉方式實施。而現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)用水占水資源總使用量97%，隨著工業(yè)化、城市化的發(fā)展，農(nóng)業(yè)用水將進(jìn)一步緊張。據(jù)統(tǒng)計新疆自治區(qū)每年從渠道滲漏掉的水量約為21億m3。所以，建好渠道防滲工程，堵住這個浪費水的大洞，提高渠系水利用率，是實現(xiàn)節(jié)水型農(nóng)業(yè)的重要工程措施。20世紀(jì)50年代新疆已開始渠道

3、防滲襯砌技術(shù)的應(yīng)用于研究，襯砌防滲的主要結(jié)構(gòu)形式有砌石、混凝土預(yù)制板、現(xiàn)澆混凝土板、塑料薄膜及塑膜加保護(hù)層的復(fù)式結(jié)構(gòu)等。在新疆高寒地區(qū)，這些防滲工程均存在不同程度的凍脹破壞問題，不僅直接影響渠道的正常使用，浪費了水資源，而且增加了修復(fù)次數(shù)和工程費用。因此，研究混凝土襯砌渠道抗凍脹設(shè)計具有現(xiàn)實意義。171、項目概況1.1項目地理、氣候條件項目區(qū)屬于伊犁河流域分灌區(qū)之一團(tuán)結(jié)灌區(qū)范圍內(nèi)，團(tuán)結(jié)灌區(qū)從特克斯河山口引水樞紐引水，屬于恰甫其海水庫的效益工程，本次伊犁河谷地重大工程團(tuán)結(jié)渠灌區(qū)土地開發(fā)整理一期工程從團(tuán)結(jié)渠灌區(qū)前進(jìn)支干渠引水，經(jīng)過阿克塔木牧業(yè)支渠到達(dá)項目區(qū)。地理位置：東經(jīng)

4、82°23′04″～82°28′54″、北緯43°33′03″～43°35′53″。輸水支、斗渠均采用混泥土板襯砌防滲、砂礫石置換渠基土結(jié)構(gòu)形式。項目區(qū)氣候?qū)儆诒睖貛Т箨懶詺夂蝾愋?，特征：東長夏短；夏涼而無干熱；冬長而寒冷，寒潮較多。其特征值如下：最冷月平均氣溫-11.2℃，年平均氣溫為8.3℃，歷年極端最高氣溫為39℃，歷年極端最低氣溫為-30℃；多年平均降水量為256.6mm，多年平均蒸發(fā)量為1437mm，最大凍深為106cm，多年平均凍深為75cm；平均風(fēng)速為3.2m/s，實測最大瞬時風(fēng)速為28m/s，主要大風(fēng)為東風(fēng)。1.2渠道工程地質(zhì)特點渠道工程地質(zhì)特點：①支

5、、斗渠沿線0~1.5m為低液限粘土，土黃色為主，可塑~硬塑，天然含水量22.3%~32.2%，液限33.7%~38.6%，塑限15.8%~24.1%，具弱透水性。②工程區(qū)勘測期間低水位埋深在0.8m~2m。③場地沿線為凍脹土基，設(shè)計時必須考慮場地凍脹問題。④本區(qū)筑堤土料及砂礫石料場儲量豐富，且符合質(zhì)量要求。⑤渠線區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，地震基本烈度為8度。2、混凝土襯砌渠道渠道抗凍脹設(shè)計2.1襯砌渠道抗凍脹設(shè)計條件抗凍脹設(shè)計條件為：①土質(zhì)中粒徑小于0.05mm的細(xì)顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過6%；②標(biāo)準(zhǔn)凍深取多年平均凍深0.75m；③場地地下水埋深較淺，土層中含水量較大，凍結(jié)初期土層含

6、水量均大于0.9倍的塑限含水量，粘土毛水管上身高度為2m，大于工程區(qū)內(nèi)的地下水埋深。依據(jù)《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》（SL18-2004）和《水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范》（SL211-2006）要求，對項目區(qū)混凝土襯砌渠道必須進(jìn)行抗凍脹設(shè)計。172.2襯砌渠道抗凍脹設(shè)計內(nèi)容（1）設(shè)計凍深計算根據(jù)《渠系工程抗凍脹設(shè)計規(guī)范》（SL23—2006）渠系工程的設(shè)計凍深可按公式①計算：①式中：——渠系工程設(shè)計凍深（cm）；——歷年最大凍深（cm），取106cm；——考慮日照及遮陰程度的修正系數(shù)（）；——地下水影響系數(shù)，Zwi——計算點的凍前地下水位深度，取0.8m（m）；Zwo——臨

7、近氣象站凍前地下水位埋深（m）；經(jīng)調(diào)查鞏留縣氣象站凍前地下水位埋深取Zwo=2.0m。β——系數(shù)，查規(guī)范取0.63。具體計算參數(shù)取值及襯砌渠道不同走向、不同位置設(shè)計凍深計算結(jié)果見表1。表1設(shè)計凍深計算表單位：m渠名走向部位ZddwZmiαZwiZwoβ分干、支、斗渠N-S陰面0.951.060.851.061.10.420.820.63陽面0.951.060.851.061.10.420.820.63底面0.961.070.851.061.10.330.820.63E-W陰面1.191.320.851.061.1-2.240.820.63陽面0.58