姚立緯

【摘要】在我國(guó)一些寒冷地區(qū)，渠道防滲工程的建設(shè)不僅要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際工程的應(yīng)用效果，還應(yīng)該將當(dāng)?shù)丨h(huán)境地理因素和氣候因素對(duì)工程的影響納入設(shè)計(jì)的范圍。如果忽略了寒冷地區(qū)氣候?qū)η婪罎B工程的影響，不僅會(huì)造成渠道防滲工程在惡劣的融凍條件下產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象而發(fā)生破壞，達(dá)不到工程效應(yīng)，也會(huì)為后期的維護(hù)和維修帶來更多的財(cái)力物力。因此，渠道防滲工程凍脹破壞的機(jī)理和其防治措施的研究是亟待解決的問題。

【關(guān)鍵詞】渠道防滲工程；凍脹破壞；防治措施

引言

隨著我國(guó)對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的開發(fā)和建設(shè)，渠道防滲工程的建設(shè)也日益普遍。渠道防滲工程受周圍環(huán)境影響破壞的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。特別是在我國(guó)一些偏遠(yuǎn)的寒冷地區(qū)，冬季的平均溫度都不超過零攝氏度，這就形成了一個(gè)凍融的過程。當(dāng)渠道防滲工程經(jīng)歷這個(gè)過程時(shí)，渠道防滲工程基土的物理力學(xué)指標(biāo)和受力就會(huì)發(fā)生一系列的變化，渠道防滲工程的砌體在一定程度上受到破壞。渠道防滲工程受到損壞，必然會(huì)對(duì)渠道防滲工程的防滲作用產(chǎn)生負(fù)面影響，降低了渠道防滲工程的實(shí)際效益，也增加了維修管理等費(fèi)用。因此，對(duì)渠道防滲工程凍脹破壞機(jī)理的研究以及防止渠道防滲工程凍脹破壞的研究是亟待解決的問題。

1、渠道防滲工程凍脹破壞特征分析

1.1 渠道防滲工程凍脹破壞的機(jī)理。渠道防滲工程受凍脹環(huán)境的影響而遭到破壞是由于渠道防滲工程基土中的水分從結(jié)冰到融化的過程中，體積發(fā)生了變化，水從液態(tài)變成固態(tài)時(shí)，體積增加，從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，體積縮小，因此基土的體積在一定程度上也發(fā)生了一定的縮小或膨脹。一旦基土中的水分發(fā)生變化，特別是在凍脹的過程中有外界水源流入時(shí)，基土內(nèi)的水分劇增，基土的體積也會(huì)急劇膨脹，渠道防滲工程的損壞也會(huì)增大。

渠道防滲工程基土在凍結(jié)的過程中，基土中的水會(huì)改變?cè)瓉硪酝潦w粒為結(jié)晶核的物理狀態(tài)，水分與基土土壤顆粒之間的作用力也相對(duì)發(fā)生改變，這就使得原本土壤的物理特性，如土壤的壓力、土壤的導(dǎo)熱系數(shù)明顯提高。此時(shí)，基土中的水分結(jié)冰后，基土的體積就會(huì)明顯增大，有的甚至可以達(dá)到10%左右。而貼近地心的基土沒有受到溫度的影響，并沒有發(fā)生凍脹變化，因此受凍脹影響的基土就會(huì)受到擠壓發(fā)生不均勻的膨脹升高，產(chǎn)生裂縫。與此相反的就是渠道防滲工程基土中水分融化的過程，上部分基土體積減小，壓力減小，基土表面也會(huì)發(fā)生一定程度的不均勻沉降。

1.2 混凝土渠道防滲工程凍脹破壞的特征。渠道防滲工程的襯砌板會(huì)發(fā)生一個(gè)整體上臺(tái)的現(xiàn)象。對(duì)于一些渠道斷面較小，剛性較大的渠道，渠道底部的凍脹基土發(fā)生垂直的整體膨脹，渠道側(cè)面的凍脹基土?xí)l(fā)生法向面的整體膨脹，從而使整個(gè)襯砌板產(chǎn)生整體上臺(tái)。這種現(xiàn)象若在流水作用下，渠道防滲工程會(huì)發(fā)生坍塌和錯(cuò)位的巨大破壞。

渠道防滲工程的襯砌板會(huì)出現(xiàn)不同層次的膨脹，并產(chǎn)生裂縫。由于基土在溫度發(fā)生較大變化時(shí)，土壤水分發(fā)生不均勻的膨脹或收縮，使得土壤和襯砌板之間的凍結(jié)力造成的約束發(fā)生了變化，從而產(chǎn)生肉眼可見的裂縫。這種裂縫在渠道防滲工程的襯砌板順?biāo)鞣较虺霈F(xiàn)的幾率比較大，大多是在渠底中部和坡腳上方四分之一到三分之一的區(qū)間上。由于受寒冷氣候以及寒冷過后的暖流氣候的影響，渠道防滲工程的襯砌板出現(xiàn)的鼓脹裂縫或者收縮裂縫都會(huì)造成渠道防滲工程出現(xiàn)滲水的現(xiàn)象，加劇了工程的破壞。

渠道防滲工程在寒冷的冬天進(jìn)行引水時(shí)，一旦渠道內(nèi)的水面超過渠道坡底處0.5m～1.6m時(shí)，混凝土襯砌受到地基土壤膨脹的影響，產(chǎn)生突起架空現(xiàn)象或者坍塌現(xiàn)象。這種砌體突起架空現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是由于板下地基及墊層發(fā)生凍脹，改變了地基及墊層土壤的體積，加上混凝土襯砌表面的冰蓋，增加了混凝土襯砌的破壞程度。

2、寒冷地區(qū)渠道防滲工程防凍脹破壞的措施

2.1 預(yù)防在施工過程中的凍脹。通常來講，當(dāng)我們需要實(shí)施渠道防滲工程的時(shí)候，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮渠道受霜凍破壞的影響。提前設(shè)置保護(hù)措施，比如：加入防凍脹破壞機(jī)理，制定有效措施，避免凍脹造成對(duì)工程的負(fù)面影響。設(shè)計(jì)人員還可以通過渠道對(duì)深埋隧道、地下通道和通道的頂升等方法進(jìn)行分析，以避免凍脹的發(fā)生。

2.2 解決渠道防滲工程中出現(xiàn)的凍脹。施工人員可以在渠道防滲工程實(shí)施前，通過采用弧形底梯形、破斷、斷開的的方式來預(yù)防不利情況，保障施工的順利進(jìn)行，避免運(yùn)河防滲工程在運(yùn)行過程中發(fā)生的霜凍和破壞事件。通過提前預(yù)防的方式，讓工程在環(huán)境較為寒冷的情況下，保持較好的耐腐蝕性，提升抗凍脹破壞能力，保證工程質(zhì)量。

2.3 渠道防滲工程的科學(xué)規(guī)劃。在工程施工中我們不僅要注意安全以及質(zhì)量，還需要一個(gè)科學(xué)合理的制定方案來支撐施工的可靠性。因此設(shè)計(jì)人員，需要在前期考慮凍脹破壞帶來的消極影響，因地制宜，盡量避開沼澤、地下水地區(qū)等不利于施工的地區(qū)。通過對(duì)環(huán)境、地質(zhì)、海拔的分析考慮選取相對(duì)較優(yōu)良的區(qū)域作為施工地。

2.4 規(guī)劃設(shè)置隔熱保溫層。在施工中，我們常見的方式是隔熱保溫，因此在渠道防滲工程中，我們可以充分利用隔熱保溫材料的作用，來保障施工過程中不出現(xiàn)凍脹的情況。在此，我們不難看出在施工過程中使用隔熱保溫材料，可消減凍脹破壞現(xiàn)象，大大減小凍脹土在處理過程中的換置深度。通常來講隔熱保溫層原材料具有成本低、輕、方便使用能等特性，利于我們的施工使用。所以說，設(shè)置隔熱保溫層在渠道防滲工程施工中較為常見，也受到大多數(shù)人的接受。

3、結(jié)語

受寒冷氣候影響，渠道防滲工程會(huì)有一定損壞，進(jìn)而會(huì)對(duì)渠道防滲工程的防滲作用產(chǎn)生影響，降低了渠道防滲工程的實(shí)際工程效益和利益，增加了渠道防滲工程維修管理等費(fèi)用。因此，本文針對(duì)混凝土渠道防滲工程，分析了其凍脹破壞的機(jī)理及特點(diǎn)，并據(jù)此提出了若干寒冷地區(qū)渠道防滲工程防凍脹破壞的措施，為今后渠道防滲工程提供了一些參考經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[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]GB 5028839，灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].1999年.

[3]崔延軍.北方地區(qū)渠道凍脹防治技術(shù)研究與應(yīng)用綜述[J].防滲技術(shù)，2013，3（1）：1-6.