水利灌溉中混凝土渠道凍害的原因分析與預防措施

劉翠

摘 要：當前在水利灌溉工程建設的過程中，混凝土渠道的防滲渠道可以十分有效的減少滲漏現象，控制滲漏量是，在渠道建設和使用的過程中，其本身存在著非常強的安全性，但是在工程施工的過程中，凍害問題依然是我們應該高度關注和重視的，它會對水利灌溉工程的穩定運行產生十分不利的影響。本文主要分析了水利灌溉中混凝土渠道凍害的原因分析與預防措施，以供參考和借鑒。

關鍵詞：混凝土渠道凍害；原因分析；防治措施

當前，我國的水利灌溉工程治理技術在不斷的改進和完善，在工程建設的過程中，混凝土渠道防滲工程是一個需要大量投資的工程，但是其在防滲方面具有十分明顯的優勢，在工程運行中具有較高的可靠性等等，所以，混凝土渠道也在水利灌溉中得到了廣泛的應用。但是在混凝土襯砌渠道施工的過程中，為了防止凍脹現象所產生的負面影響，對工程本身造成了非常明顯的損害，所以在這樣的情況下，我們一定要采取有效的措施對其進行預防。

1、工程概況

最近幾年以來，某灌區通過對該區域的綜合治理和節水改造，在混凝土防滲工程設計施工過程中，為了有效防止由于凍脹問題而引起的混凝土防滲渠道遭到破壞，采取了風積沙墊層等措施，通過增加苯板保溫層等作為防凍體，進一步保證了混凝土防滲渠道的運行穩定性和可靠性。

2、混凝土渠道的防滲及凍害原因分析

在本區的水利工程治理改造工作中，混凝土是一個非常關鍵的環節，混凝土材料本身具有非常強的吸水性，之所以會具有這樣的特點是因為其長期處在水環境當中，因此材料當中也具有很多的水分。這些水分在特定的溫度之下會凝結成冰或者是冰晶，這樣一來就可以使得混凝土材料出現比較明顯的膨脹，而膨脹現象所產生的應力一旦超過了混凝土的承受極限時就會出現細微的裂縫，材料自身的吸水性也會明顯的增強。混凝土材料在這樣的情況下就會出現2個負溫周期，凍結成冰的程度會逐漸加深，體積膨脹也會更加的明顯，而在這種惡性循環之下，混凝土會產生非常嚴重的凍融破壞問題。在熱應力和凍脹力的交替影響之下，混凝土材料非常容易出現損壞的問題。

2.1鼓脹和裂縫問題

第一，在灌區的水利工程治理改造項目當中，如果在冬季施工，渠床基土和完成澆筑施工的混凝土板凍在了一起，混凝土板要承受的應力也會不斷的增加，如果這些作用力超過了混凝土材料自身的承受極限的時候，混凝土板就會產生十分明顯的損壞。

第二，混凝土凍脹因素所導致的裂縫的寬度會受到工程基土的不均勻程度以及其凍脹的程度有著十分緊密的聯系。裂縫會隨著凍脹性的增加而增加，而裂縫對結構所產生的不利影響也會逐漸加大。

第三，灌區水利工程治理的過程中，混凝土結構出現了較為明顯的渠道裂縫問題，裂縫主要集中在了混凝土板的順水方向，裂縫本身具有一定的規律，通常是在渠坡坡腳上方的位置和渠底的中間位置。如果是在冬季，裂縫會出現在離水面比較近的渠坡上端。

第四，在灌區改造的過程中，如果棘突和澆筑施工之后的混凝土板凍在了一起之后，凍土會由于凍脹的影響而產生一些裂縫，因此混凝土板比較容易出現拉裂的現象，在冬季，如果渠道內部儲存了大量的水，就會使得冰層厚度增加，距離冰面比較近的渠坡當中會存儲更多的水，這樣也就使得凍脹更加的明顯，在這樣的情況下，距離冰面比較近的混凝土板就可能會出現斷裂的問題。

第五，如果出現了上述的裂縫，就不能恢復到結構原本的面貌，如果情況十分嚴重還可能會出現非常大的裂縫或者是局部被擠壓的現象。這些裂縫的出現會使得渠道的滲水問題越來越嚴重，同時還有可能加重凍脹問題。隨著時間的推移，裂縫的寬度會明顯的增加，混凝土破壞的程度也會明顯增加。

2.2滑塌問題

在該工程治理的過程中出現渠道襯砌凍融滑塌現象的原因主要有兩個，一個是由于凍脹所導致的混凝土板向上隆起和架空的現象，這種現象的出現會使得坡腳的支撐穩定性受到非常不利的影響，混凝土板的平衡性也受到了比較明顯的破壞。如果基土融化，混凝土板還是會出現錯位的問題。另外一個就是由于渠坡基土在融化的時候會出現較為嚴重的滑坡問題，所以渠坡也可能會出現較為明顯的坍塌問題，這樣一來就會使得坡腳的混凝土板出現較為明顯的移位，上層的混凝土板就會塌陷。

2.3架空隆起問題

在該灌區項目中要注意，在地下的水位相對較高的渠段，因渠床基土離水較近且凍脹量大，但渠頂的凍脹量小，所以會造成混凝土板隆起和架空的現象，這種情況一般會出現在坡腳處或是渠底中部。

3、針對混凝土渠道凍害問題采取的措施

3.1為防止凍脹采取的措施

在該灌區水利工程治理改造項目中，要盡量避開容易發生較大的凍脹量的時期，在凍脹性較為明顯的土區，要避開對渠道混凝土有影響的地方。首先，盡量避開高地下水位、淤泥沼澤、松軟土層以及粘質土壤地段，要選用透水性能好的不容易形成凍脹的地段，并且將混凝土的渠底凍結層建在一定的高度以上。其次，盡量選擇填方渠道再有就是，盡量在有地面回流水和滲水區增設排水設施還有最好選擇較高的地勢進行施工。最后，渠堤外側可以多植樹，因為樹根可以有效的吸收水份，有利于改善環境以及防凍害。

3.2為削減凍脹采取的措施

在該灌區水利工程治理改造項目中，渠床基土通過凍脹消融進行不斷反復的作用，產生了變形的情況，發生這樣的情況時，可以采用合適的消減凍脹的方式，將其消減到允許的范圍之內。1）壓實法。通過這種方式可以使得基土可以快速的增加土層密度，迅速的降低孔隙率，順利的減小透水性增高土層的密度，可以阻礙水分的聚集以及遷移，這樣可以做到消除凍脹的作用。2）保溫隔熱。可以將具有保溫隔熱性能的材料布置安放在混泥土板的襯砌體的后面，這樣可以減輕寒冷，減少更換填墊層的深度，還阻隔了下層土中的水分的補給，減輕了渠床的凍脹情況。隨著科學技術不斷進步的今天，科學家們對苯板這樣的新型材料的不斷開發，使得在施工中出現的問題逐步得到解決。苯板這種材料的保溫性能好，強度較高，重量較輕，吸水性好，是現今施工中常見的一種較好的材料。3）換填法。換填法是指將混凝土板下具有凍脹性的土換為非凍脹性的材料，如風積砂或戈壁石風積砂和戈壁石不會自身產生凍脹，而且還可以有效的進行導水，防止凍脹情況的發生在使用換填法對混凝土板下的凍脹土進行換填時，粘土的雜質一般含量不能超過5%，特別是在換填層出現飽和水凍結時，一定要設置排水出路如果混凝土板的縫隙滲水，將換填層污染時，應該先在換填層的外圍做土工薄膜保護。

4、結語

在我國的很多水利灌溉工程建設和應用的過程中，混凝土防滲渠道非常容易遭到凍害的影響，這樣也就使得混凝土防滲渠道的效益得不到充分的體現，為了防止這種現象的發生，我們必須要采取有效的措施對其加以預防，只有這樣，才能更好的保證工程的質量，為農戶創造更多的經濟收益。

參考文獻：

[1]王維海.臨夏縣混凝土預制塊襯砌渠道工程防凍害的措施研討[J].低碳世界.2014（01）

[2]石世學，張保國，范再超，張洪軒.田間現澆混凝土渠道裂縫的成因及防治[J].河南水利與南水北調.2013（19）