简述防渗渠道抗冻胀的几点措施

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【摘要】近些年国家对大、中、小型灌区节水改造投入力度不断加大，在寒冷地区进行渠道节水改造防渗建设，做好抗冻胀设计和施工是很关键环节，为此根据本地区防渗渠道建后运行情况，提出抗冻胀设计和施工中值得注意的几点问题，和大家共同探讨。

【关键词】渠道防渗；冻胀；措施

1. 前言

（1）渠道防渗是减少渠道输水渗漏损失的主要工程措施。渠道防渗不仅能节约灌溉用水，而且能降低地下水位，防止土壤次生盐碱化；防止渠道的冲淤和坍塌，加快流速提高输水能力，减小渠道断面和建筑物尺寸；节省占地，减少工程费用和维修管理费用等。阿克苏地区是一个典型的灌溉农业区，主要靠天山的融雪水通过干、支、斗、农灌溉渠道输水浇灌着每一片农田。通过近些年坚持不懈地开展渠道防渗建设，水利基础设施得到明显的改善和加强，目前，全地区已建成干、支、斗、农灌溉渠道33310公里，其中已建成防渗渠道12216公里，灌区渠道输水速度明显加快，灌水周期由过去的20天缩短到7-10天，灌溉进度加快，农作物得到适时灌溉，渠系水利用系数明显提高，农作物毛灌溉定额明显下降。

（2）阿克苏地区已经建成的渠道防渗结构型式有6种类型：砼+塑膜双防结构型式、砼单防结构型式、塑膜单防结构型式、浆砌石+塑膜双防结构型式、浆砌石单防结构型式、干砌石灌浆防渗结构型式。常用的有砼+塑膜双防结构型式、砼单防结构型式，采用的抗冻胀材料有砂砾石、风积砂或苯板。

2. 采取防冻胀设计条件

根据《渠道防渗工程技术规范》（SL18-2004），渠道防渗工程环境同时具备下列3个条件时，应进行冻胀设计：

（1）土质要求：土中粒径小于0.05mm的土粒含量按重量比大于土重的6%。

（2）冻深：标准冻深（邻近工程地点气温条件相近的气象站近期观测系列不短于20年的历年最大冻深平均值）大于0.1m。

（3）水分：冻结初期土的含水量大于0.9倍塑限含水量；或地下水位至渠底埋深小于土的毛管水上升高度加设计冻深。

3. 防渗渠道产生冻胀破坏后表现形式及原因

每年春季冰雪融化后，在春季灌溉前，沿着防渗渠道检查，常会发现个别渠段边坡砼板、底板、封顶板翘起、板块错位、裂缝、建筑物与渠道连接砼隔墙沉陷、结构缝缝宽增大、填充物脱落，连接段扭面变形，严重的可造成边坡砼板大片滑塌等。冻胀破坏的产生，一方面加大了渠道渗漏量，影响了渠道的防渗节水效果，输水速度也会受到影响；二是增加了渠道维修管理费用，增加了当地的财政负担，同时使防渗渠道的使用寿命未达到设计使用年限，就失去了防渗作用。分析防渗渠道冻胀破坏的原因，一是渠道冻胀设计的抗冻体材料的换填厚度不满足要求；二是工程在施工时使用的冻胀材料的质量不符合要求；三是受到地下水位的影响，地下水位上升产生了冻胀破坏。要防止防渗渠道冬季冻胀破坏，要从渠系规划设计、基土处理、排水、保温、衬砌的结构形式、材料、施工质量、管理维修等方面着手，全面考虑，采用适宜的防冻害措施。

4. 防渗渠道抗冻胀设计中几点值得注意的问题

阿克苏地区为寒冷地区（其中拜城县为严寒地区），最大冻土深度在0.62-1.3米之间，为了保障渠道建成后，安全有效的运行，在渠道防渗工程结构设计中要着力解决好渗漏、冻胀、扬压力、冲刷、磨损、淤积等问题。而其中最关键的环节是抗冻胀设计和施工，防止渠道和建筑物在冰、冻融和冻胀作用下遭受破坏，影响渠道的运行安全。

（1）做好抗冻胀厚度的测算，依据《渠系工程抗冻胀设计规范》（SL23-2006），根据确定的多年最大冻深值，计算不同地下水位埋深时的设计冻深值。同时，要根据渠道的走向，分别计算渠道阴阳坡和渠道底板的设计冻深，为渠道在不同部位的防冻垫层换填厚度设计时提供可靠的依据。

（2）做好抗冻胀材料质量评价和材料的选择。抗冻胀材料尽量选择当地的砂砾石和风积沙材料作为渠道的抗冻换填材料，且在挖方渠道或半填半挖渠道，为避免渠道两侧农田灌溉对渠道边坡产生侧渗，使渠道边坡板整体遭受顶托破坏，必须采用砂砾石和风积沙作抗冻材料，以确保渠道运行安全；对填方渠道根据投资比较，可优选苯板、砂砾石或风积沙。

（3）渠道设计时需注意地下水位施测时间是否在高水位期，设计时需要求地质专业提供地下水的动态变化，除渠道本身地下水，还要考虑临近灌区地下水的补给影响，采取渠道防渗的渠道，设计时应注意地下水位应控制在渠道底板以下1.0m，否则，渠道底板应采取透水性设计或在渠道两侧挖排水渠道降低地水水位，以确保渠道运行安全。

（4）在紧靠灌区、水库、湖泊的非冻胀性土的地段，一定要设防冻体，因为此渠段的冬季地下水变化幅度较大，会导致防渗体冻胀破坏。

（5）用当地材料风积砂做防冻体的梯形渠道，为防止由于运行中水流带出砼预制板的细颗粒，导致渠道运行不安全，一般要在砼预制板下加一道塑膜。

（6）砼的抗冻设计要满足本地区的抗冻要求，在渠基土施工时，要按照规范要求施工，严格控制渠基土施工质量，确保渠基土的稳定。

5. 结束语

在地区实施的塔河近期综合治理项目阿瓦提县玉满总干渠下段采用的是风积砂防冻垫层、阿克苏市东岸大渠、温宿县革命大渠采用的是沙砾石防冻垫层、大型灌区续建配套与节水改造项目中实施的拜城县大宛其干渠采用的是沙砾石防冻垫层、日协项目新和县尤鲁都斯干渠采用的是苯板防冻垫层等，建成至今运行情况基本良好，防止了砼防渗渠道因为冻胀而遭受的破坏，起到了节约用水、提高水资源利用率、防渗效果显著、改善自然环境的作用。

参考文献

[1]中华人民共和国水利行业标准《渠道防渗工程技术规范》（SL18-2004）[M].北京：中国水利水电出版社.2004.21，121.

[2]中华人民共和国水利行业标准《水工建筑物抗冰冻设计规范》SL211-2006[M].北京：中国水利水电出版社.2006.1.

[3]中华人民共和国水利行业标准《渠系工程抗冻胀设计规范》（SL23-2006）[M].北京：中国水利水电出版社.2006.5-15.

[4]张学荣.阿克苏地区渠道防渗结构型式探究.塔里木大学学报，2011，02.

[文章编号]1006-7619（2013）08-19-783