北方地區渠道防滲抗凍脹技術探討

摘 要：在我國的北方地區，渠道防滲工程容易受到凍融破壞，導致防滲失效。文章介紹了北方地區灌溉渠道防滲抗凍脹的一些措施與方法。

關鍵詞：渠道；防滲；抗凍脹

1 引言

隨著全球淡水資源危機的加劇，合理利用水資源引起了全世界的高度重視。在解決水資源的對策中，最為重要的是節約用水，提高水的利用率。

在我國，農業灌溉用水浪費嚴重，特別是渠道滲漏損失的水量很大，所以必須重視并積極研究推廣渠道防滲技術。而在北方地區，渠道防滲工程容易受到凍脹破壞。這就要求我們在渠道施工中必須考慮到防滲與抗凍脹兩方面因素，只有做好這兩項工作才能確保渠道的正常運行。

2 渠道工程常用的防滲措施

渠道防滲技術是我國目前應用最廣泛的節水工程技術措施之一，它可以極大地減少農業灌溉用水的浪費，節水潛力巨大。渠道防滲是節約用水、實現節水型農業的重要內容。

2.1 土料防滲

最原始的防滲方法是將渠道內的原始黏性土料進行壓實，此方法雖然有價格便宜，就地取材等優勢，但防滲效果不很明顯。特別是長時間運行后，渠道內會滋生雜草，阻慢了水流，加大了滲漏量。

2.2 膜料防滲

20世紀60年代以來，我國大量采用土工膜作為防滲材料，取得了較為理想的防滲效果。復合土工膜的出現大大提高了膜料自身的結構強度、抗穿刺、抗滑等性能，再結合埋鋪式膜料防滲的方法，使膜料埋入土料等保護層下避免了光的照射，大大延長了使用壽命。

2.3 混凝土防滲

近年來，混凝土襯砌渠道得到了廣泛的應用與傳播，是目前主流的渠道防滲措施。它的優點是防滲效果好，耐久性強，糙率小，可以減少沿程水頭損失，允許流速大，強度高，易管理維護。缺點是適應變形能力差。

3 襯砌渠道抗凍脹措施的發展

在我國的北方地區，渠道防滲工程容易受到凍融破壞，凍害是襯砌渠道破壞的最主要因素之一。渠床一旦開始了凍脹，一般的襯砌結構經過反復的凍結溶化，襯砌斷裂，導致防滲失效。因此在嚴寒的北方地區渠道防滲抗凍措施是否得當至關重要。受凍害威脅的渠道，主要是因為渠基土發生凍脹，防治渠道凍害主要有兩種方式，一是回避凍脹，二是削減凍脹。在寒冷地區回避凍脹不太可能，必須采用有效的措施減小凍脹量，也就是將渠床基土的最大凍脹量消減到襯砌結構允許的變位范圍內。

3.1 合理的斷面結構形式

目前，在北方地區，襯砌渠道多為梯形結構，此結構受到很小的凍脹力便會出現鼓脹和裂縫，使襯砌結構喪失防滲效果。而弧形底梯形斷面和弧形坡腳梯形斷面受力條件較好，有較強的抗凍脹能力，不易破壞。在較小的斗、農渠則以預制U形槽為灌區的最佳選擇，其受力條件好，便于施工。

3.2 換填弱凍脹類土

在渠道襯砌時，將凍結深度內凍脹性強的土換填為砂礫石等弱凍脹類土。砂礫石墊層不僅本身凍脹性弱，而且能排除滲水和阻止下臥層水分向表層凍結區遷移，所以砂礫石墊層能有效減少凍脹，防止凍害現象的發生。此方法的優點是可以就地取材，價格優廉。缺點是需要渠道開挖與回填工程量較大。

3.3 采用保溫材料

聚苯乙烯保溫泡沫板具有導熱系數小、吸水性小、不透水、耐腐蝕、抗老化和施工方便等優點，是一種良好的防凍脹材料。近年來苯板開始逐步運用于渠道、土壩等水利工程的保溫抗凍脹中，為水利工程的抗凍脹材料應用增加了新的選擇方案。由于苯板的導熱系數很小，每1cm厚保溫板就可減少10～15cm的凍深，所以它貼在襯砌體背后，就可以很好的起到給渠床保溫的作用，減少渠道的凍脹破壞。采用保溫的方法可以有效的減少換填深度，大大減少了工程量，但苯板的造價要較高一些。

3.4 設計合理的凍脹變形縫

在襯砌渠道上設計合理的凍脹變形縫并在縫內填充變形材料可以有效的減小凍脹量又不影響其防滲效果。早些年的襯砌渠道多用瀝青木板或瀝青砂漿就為填縫材料。近年來，國內已經開發出高粘結度、耐老化、便于施工且能夠適應一定凍脹變形的柔性聚氨酯類新型渠道填縫止水材料。

3.5 膨潤土防水毯

膨潤土防水毯由經級配過的天然鈉基膨潤土顆粒和相應的外加劑混合均勻而成，經特殊的工藝及設備，把膨潤土顆粒固定在兩層土工布之間而制成。它作為一種新型的土工合成材料，在環境工程以及地下工程中早有應用。而由于它具有良好的防滲性，自愈性及柔性等特點，在渠道工程中也得到了廣泛推廣和運用。

3.6 土工格室混凝土

土工格室是我國近幾年引進國外技術生產的一種新型土工合成材料，是以聚烯烴為基材，加入特殊添加劑，經高強力焊接而成的一種三維蜂窩狀結構。它具有質輕、耐磨、強度高、耐老化等特點。格室可折疊，其尺寸規格可視工程需要進行調整。土工格室的作用是將混凝土板有機地分割成塊，形成柔性結構，防止在強凍脹區產生鼓起搭架、滑脫等現象的發生。

4 結束語

20世紀70年代以來，我國渠道防滲抗凍脹技術，在不斷總結工程試驗成果的基礎上，無論是在新抗滲材料的研制與開發還是渠道防滲抗凍襯砌結構形式方面，以及防滲施工新技術方面均取得了一定的進展。但是隨著科學技術的不斷發展和我國國民經濟能力的提高，對渠道防滲技術提出了更高的要求，渠道防滲技術涉及面越來越廣，對渠道工程的施工質量要求越來越高。為此建議，必須加大渠道防滲抗凍脹的科研投入，加強跨學科研究和跨行業合作，加大渠道防滲抗凍新材料與新技術的研究和推廣應用力度。

參考文獻

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作者簡介：高巖（1986，5-），男，河北省撫寧縣人，現職稱：助理工程師，學歷：學士，研究方向：從事河道費的征收與管理。