渠道凍脹處理方式的選擇

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1、渠道凍脹處理方式的選擇摘要：通過分析研究，渠道的凍脹破壞是由土壤中的水、土體顆粒物理性質(zhì)和負(fù)溫所致，大多發(fā)生在灌區(qū)的中下部。渠道防凍脹處理可通過改變渠道結(jié)構(gòu)形式、改變渠基土體的基本結(jié)構(gòu)、使用新型建筑材料等方法來實現(xiàn)。對渠道防凍脹處理方式的選擇，關(guān)系到渠道的造價和施工的難易，在今后的渠道設(shè)計與施工中不斷地總結(jié)經(jīng)驗，進一步完善新型材料的防凍理論和實際運用經(jīng)驗，為這一新型防凍材料的大面積推廣應(yīng)用提供條件。關(guān)鍵詞：渠道凍脹處理方式選擇?。?、概述　　巴音郭楞蒙古自治州位于新疆維吾爾自治區(qū)中部，氣候?qū)俸涞貐^(qū)。其境內(nèi)的焉者盆地一年中最冷月１月份的平均氣溫為-10℃——-15℃，塔里木盆地1月份平均

2、氣溫為-7℃——-11℃。由于氣候寒冷，興建的防滲渠道極易受到凍脹的的破壞。預(yù)制砼板護面防滲渠和現(xiàn)澆砼板護面防滲渠最易受到凍脹的破壞，漿砌石護面防滲渠和干砌石護面防不滲渠次之。無論是幾十個流量的大渠道，還是1個流量的小渠道，都會受到凍脹的危害。有些凍脹危害發(fā)生在建成后運行初期的1～2年內(nèi)，而有些卻發(fā)生在工程建成末運行之時。凍脹破壞在巴州的2個盆地內(nèi)均有發(fā)生，對渠道的危害也最大。因此進一步研究渠道凍脹破壞的機理，采取有效的措施預(yù)防它，對保證各級防滲渠道的正常運行，減少維修養(yǎng)護的費用意義重大。　　2、渠道凍脹機理　　渠道凍脹破壞是由于渠基土受凍體積膨脹頂托襯砌而形成，渠基土受凍體積膨脹必須

3、具備以下條件：　?、藕錃夂騾^(qū)持續(xù)的負(fù)溫條件；　?、仆寥乐凶杂伤兔毸拇嬖?，并且有通暢的水分補給通道；　?、峭寥辣旧淼奈锢砹W(xué)性質(zhì)，包括土的顆粒組成，礦物質(zhì)成份等。　　在以上三個條件中，土壤中自由水和毛細水的存在是凍脹發(fā)生的的先決條件，也是必備條件。在整個漿脹破壞過程中，水是最活躍的因素?！　哪壳笆軆雒浧茐牡那纴砜?，基本上位于灌區(qū)內(nèi)，且處于灌區(qū)中、下游的居多。這是因為在灌區(qū)中下游地區(qū)，地下水埋深淺，土壤顆粒細，土體中自由水和毛細水的補給十分充足。一旦氣溫下降至零度以下，土體中的自由水和毛細水的體積受凍膨脹，引起土體膨脹，頂托襯砌，破壞渠道?！　≡诤訁^(qū)下部，凍脹破壞不但發(fā)生在挖方

4、渠道中，在半挖半填渠道中也普遍存在。由此可以看出，毛細水的凍脹性也不容忽視?！　【C上所述，凍脹破壞是寒冷地區(qū)渠道建設(shè)中的一大難題，由土壤中的水、土體顆粒物理性質(zhì)和負(fù)溫所致，大多發(fā)生在灌區(qū)的中下部。　　3、渠道防凍脹處理形式及比較　　3.1渠道防凍脹處理形式　　渠道防凍脹處理可通過改變渠道結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)，即用“Ｕ”形或矩形斷面來代替梯形斷面。但這種處理形式只適用于小渠道，流量小于1m3/s的渠道。對于大渠道來說，若采用這種處理方式，難免造成造價和施工難度的加大，加大的幅度還較大。　　從上述導(dǎo)致土體凍脹的的三個基本因素中，只有三個因素同時具備，才發(fā)生凍脹破壞。只要消除其中一個因素，就能防止

5、和減輕凍脹危害。從目前新疆地區(qū)的氣候條件來看，外部溫度不達負(fù)溫是不可能的，因此只有采取保溫措施達到內(nèi)部不負(fù)溫。切斷凍土地基在凍結(jié)前、后的水分補給是過去防凍脹處理常用的法，此外改變渠基土體的基本結(jié)構(gòu)也是保證土體非凍脹性的一種方法。　　要切斷凍土地基在凍結(jié)前后的水分補給，通常是采用高填或排水措施來減少水分的補給。但是由于土體顆粒及物理力學(xué)性質(zhì)的決定，毛細水的作用不可忽視。毛細水往往上升至地下水面以上2～3m的平面上，同樣會對渠產(chǎn)生凍脹破壞。例如庫爾勒市哈拉蘇農(nóng)場的一個小渠道，流量1.5m3/s，旁邊平行有一條深1.5～2m的排水溝，渠道為半挖半填渠道，在施工中就發(fā)生了凍脹破壞。因此對于細顆

6、粒土體，要完全切斷水分的補給是不現(xiàn)實的，毛細水的凍脹破壞不容忽視?！　「淖兓恋幕窘Y(jié)構(gòu)的辦法是進行渠基土的換填，就是用大顆粒的土體填入渠基，將原來的細顆粒土體挖走。這種換填工程量較大，換填厚度一般要大于等于凍土深度。如果在凍土深小的地區(qū)使用尚可，若在凍土深較大的地區(qū)使用，往往工程量是巨大的。　　從目前情況看，任何工程要根本回避和解決凍脹三因素之一，從考慮經(jīng)濟和投資省的情況下，都是非常困難和把握不住的。因此在實際工作中，往往將幾種工程措施結(jié)合起來使用。即以回避一種因素為主，輔之以回避另一種因素的綜合措施進行防凍脹處理。如在匯要兩面三刀側(cè)開挖排水溝降供銷水分補給的同時，對基土進行一定厚度

7、的換填。用砂或戈壁層加塑膜進行保溫，以減少凍脹破壞。　　近來隨著新型建筑材料的問世，苯板越來越多地應(yīng)用于渠道的防凍脹處理。苯板防凍脹的主要機理是它具有保溫的功效，保證了渠基土不受負(fù)溫的影響，同上述砂或戈壁層加塑膜保溫的原理是一樣的。根據(jù)現(xiàn)有對苯板的搞凍試驗資料，10cm厚的苯板可起到100cm厚砂或戈壁層的保溫效果。遠大于相當(dāng)于5～10cm厚戈壁、砂的塑膜的保溫效果?！　?.2渠道防凍脹處理形式比較　　在高地下水位區(qū)，即使采取了斷絕土壤中水分補