北屯灌区混凝土板衬砌渠道抗冻技术措施

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发布时间：2021-09-06

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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—6864(2010)11一OO6O一03
O 引言
在我国北方寒冷地区，由于渠基土体发生冻胀，致
使混凝土板衬砌渠道冻胀破坏严重，主要表现为混凝
土板的裂缝、翘起、甚至滑塌等现象，大大降低了防渗
防冻性能。这样不仅影响了渠道的正常使用，浪费了
水资源，而且增加了运行管理难度和：[程修复费
用⋯。因此，要使衬砌渠道长期发挥防渗效益和使灌
区水工建筑物正常运转，首先要解决冻胀破甥=问题。
各灌区应结合本灌区中不同渠道、渠段的具体冻胀情
况，冻胀破坏的主要因素以及灌区的经济条件，选择合
适的防冻胀措施。通过对北 E灌区已建的渠道防渗工
程进行现场勘查，发现部分渠段的混凝土板出现不同
程度的裂缝、鼓胀、坍塌等破坏；文中通过对混凝土板
衬砌渠道冻胀机理进行分析研究，并结合北屯灌区的
工程经验和部分试验研究成果，提出了相应的混凝土
板衬砌渠道防冻胀的一些技术措施。
1 北屯灌区概况
北屯灌区位于新疆阿勒泰地区福海县境内，地处
额尔齐斯河与乌伦古河之问的戈壁平原上。地理坐标
北纬47。O5 ～47。27 ，东经87。31 ～88。03 。灌区东西
长42kin，南北最大宽度30km，土地总面积l】5，65万
亩，其中可垦宜农林地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
的大型灌区。灌区地处欧亚大陆腹地，属于典型大陆
性气候，光照充足；无霜期短，多年平均降水量为
98．5mm，多年平均蒸发量2018．6mm；最大冻土深度
2m，自然条件恶劣，灾害天气多，主要有大风、干热风、
低温、冻害、冰雹等。
灌区内的水利工程大多足上世纪六七十‘年代建
成投人运行的，工程老化严重、冻胀、年久失修等，：【程
引输水能力明显下降，工程效益严重衰减，灌区内相当
多的灌溉面积因引水无保障得不到灌溉，已严重制药
了经济的发展。近年来灌区续建配套与节水改造工程
项目陆续开工建没。目前，灌区拥有引水渠首3座，其
合计引水能力可达97m ／s。灌区内现有支渠
235．2km，已衬砌86．6km；斗渠707．4kin，已衬砌
72．8kmf引
。
2 混凝土板衬砌渠道抗冻技术措施
在防渗渠道设计过程中，应进行防冻设计。通过
计算或必要的试验确定渠道各部位设计冻深和冻胀
量，合理选择满足冻胀要求的渠道断面形式、衬砌结
构、材料和技术措施。
根据渠道冻胀的机理分析可知，低温、地下水位和
渠基土质是影响渠道冻胀的三要素。因此，可以从这
三个主要因素着手，寻求减少冻胀的途径，来减少混凝
衬砌板冻害问题。目前实际工程中常用的措施包
括～：回避冻胀法；削减冻胀法；优化结构法等等。
2。1 回避冻胀
防止衬砌渠道出现冻胀的理想条件是】：
Z>Z0+Hd (1)
< +2％ (2)
式中，z为地下水位至渠底的埋深，m；z¨为土壤
毛管水上升的高度，m；Hd为设计冻深，m；1V为冻结初
期土的含水量，％；为土的塑限含水量，％。
为满足上述条件，在灌区规划中，衬砌渠系布置应
尽可能避开高地下水位地段，选择有利地段，即透水性
较强的不易产生冻胀的地段或地下水位埋藏较深的
地段，将渠底冻结层控制在地下毛管水补给高度以上；
尽量使渠线走在地形较高的脊梁地带，避免渠道两侧
有地面水人渠。
2．2 削减冻胀
削减冻胀量的办法在工程较多，具体措施有：
①压实渠基土；②防止渠道水渗漏；③ 防止渠堤上的地
面径流入渗；④设置深浅两层封闭层，切断冻结层的补
水源；⑤沿渠道外侧布置林带或植树；⑥控制渠基土含