北屯灌区混凝土板衬砌渠道抗冻技术措施

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1、低温建筑技术2010年第1I期(总第149期)北屯灌区混凝土板衬砌渠道抗冻技术措施郭永昌，梁菊蓉(新疆生产建设兵团农十师勘测设计院。新疆北屯836000)【摘要】通过对北屯灌区多种型式的混凝t板衬砌渠道工程冻胀破坏的观测与总结，总结了目前常用的衬砌渠道抗冻技术措施；提出了在北电灌区可采用弧底梯形渠衬砌、弧形坡脚梯形渠衬砌和混凝土U型槽衬砌等结构形式；通过对改造后的渠道运行情况的观测，发现改造渠段的冻胀现象明显下降，冬季没有明显的冻胀破坏，防渗抗冻效果更加明显。【关键词】混凝土板；防渗工程；渠道冻胀机理；防冻胀【中图分类号】TU528．73【文献标识码】B【文章编号】1001—686

2、4(2010)11一OO6O一03O引言项目陆续开工建没。目前，灌区拥有引水渠首3座，其在我国北方寒冷地区，由于渠基土体发生冻胀，致合计引水能力可达97m／s。灌区内现有支渠使混凝土板衬砌渠道冻胀破坏严重，主要表现为混凝235．2km，已衬砌86．6km；斗渠707．4kin，已衬砌土板的裂缝、翘起、甚至滑塌等现象，大大降低了防渗72．8kmf引。防冻性能。这样不仅影响了渠道的正常使用，浪费了2混凝土板衬砌渠道抗冻技术措施水资源，而且增加了运行管理难度和：[程修复费在防渗渠道设计过程中，应进行防冻设计。通过用⋯。因此，要使衬砌渠道长期发挥防渗效益和使灌计算或必要的试验确定渠道各部位

3、设计冻深和冻胀区水工建筑物正常运转，首先要解决冻胀破甥=问题。量，合理选择满足冻胀要求的渠道断面形式、衬砌结各灌区应结合本灌区中不同渠道、渠段的具体冻胀情构、材料和技术措施。况，冻胀破坏的主要因素以及灌区的经济条件，选择合根据渠道冻胀的机理分析可知，低温、地下水位和适的防冻胀措施。通过对北E灌区已建的渠道防渗工渠基土质是影响渠道冻胀的三要素。因此，可以从这程进行现场勘查，发现部分渠段的混凝土板出现不同三个主要因素着手，寻求减少冻胀的途径，来减少混凝程度的裂缝、鼓胀、坍塌等破坏；文中通过对混凝土板衬砌板冻害问题。目前实际工程中常用的措施包衬砌渠道冻胀机理进行分析研究，并结合北屯灌区的

4、括～：回避冻胀法；削减冻胀法；优化结构法等等。工程经验和部分试验研究成果，提出了相应的混凝土2。1回避冻胀板衬砌渠道防冻胀的一些技术措施。防止衬砌渠道出现冻胀的理想条件是】：1北屯灌区概况Z>Z0+Hd(1)北屯灌区位于新疆阿勒泰地区福海县境内，地处<+2％(2)额尔齐斯河与乌伦古河之问的戈壁平原上。地理坐标式中，z为地下水位至渠底的埋深，m；z¨为土壤北纬47。O5～47。27，东经87。31～88。03。灌区东西毛管水上升的高度，m；Hd为设计冻深，m；1V为冻结初长42kin，南北最大宽度30km，土地总面积l】5，65万期土的含水量，％；为土的塑限含水量，％。亩，其中可垦宜

5、农林地80．6(j万亩，灌区总人口3。67万人。】999年被水利部列为大型灌区，是中国最西北为满足上述条件，在灌区规划中，衬砌渠系布置应的大型灌区。灌区地处欧亚大陆腹地，属于典型大陆尽可能避开高地下水位地段，选择有利地段，即透水性性气候，光照充足；无霜期短，多年平均降水量为较强的不易产生冻胀的地段或地下水位埋藏较深的98．5mm，多年平均蒸发量2018．6mm；最大冻土深度地段，将渠底冻结层控制在地下毛管水补给高度以上；2m，自然条件恶劣，灾害天气多，主要有大风、干热风、尽量使渠线走在地形较高的脊梁地带，避免渠道两侧低温、冻害、冰雹等。有地面水人渠。灌区内的水利工程大多足上世纪六七

6、十‘年代建2．2削减冻胀成投人运行的，工程老化严重、冻胀、年久失修等，：【程削减冻胀量的办法在工程较多，具体措施有：引输水能力明显下降，工程效益严重衰减，灌区内相当①压实渠基土；②防止渠道水渗漏；③防止渠堤上的地多的灌溉面积因引水无保障得不到灌溉，已严重制药面径流入渗；④设置深浅两层封闭层，切断冻结层的补了经济的发展。近年来灌区续建配套与节水改造工程水源；⑤沿渠道外侧布置林带或植树；⑥控制渠基土含郭永昌等：北屯灌区混凝土板衬砌渠道抗冻技术措施6l水率。力和冻胀不均匀系数较l火，但由于渠底呈反拱，当衬砌2．3优化结构形式受到渠底基：L法向冻胀力的作用时，在弧形渠底段的采取措施减小地基

7、土冻胀性的同时，根据渠道冻刚性防渗层内部受的足轴向压应力，承载能力较强，因胀和变形特点，以及衬砌材料的性能采用合理的渠道而冻胀消融后复位能力比较强，一般无残余冻胀量，衬断面和衬砌形式，以适应或抵抗一定的允许冻胀和冻砌板不易产生冻胀破坏。与梯形渠道混凝土衬砌体破融变形。冻胀类别的中小型渠道所采取的结构措坏特征相似之处主要是：冻胀方向沿法线，渠顶冻胀力施为：及冻结力在渠顶小，而在渠底大；坡脚处冻胀变形较(1)对梯形混凝土衬砌渠道，可采用楔形板、中小，渠底中线附近也往往发生