渠道防渗防冻措施探讨

摘 要：对于我国渠道的防渗防冻胀工程来说，现阶段我国在不断加大对大型灌区续建配套设施及节水改造的投入，不仅使我国在渠道防渗防冻胀材料的研发与使用方面有了一定的发展，而且也让我国渠道防渗防冻胀的衬砌结构得以改善，还使我国在防渗防冻胀方面施工技术水平得到了提高。

关键词：渠道防渗；防冻；措施

中图分类号：TV91 文献标识码：A

我国水资源分布很不均匀，水资源缺乏严重影响了我国经济及社会的发展。据统计，我国的农业用水约占到我国总用水量的65%。每年我国利用水利工程而进行引、蓄的水量大概有4000多亿m3，然而却有将近50%的水量会在各级渠道的输、配水及进行灌溉时浪费。

1 我国目前防渗防冻胀材料存在的问题

1.1 冻胀破坏严重

我国用于衬砌防渗的主要材料是混凝土。混凝土具有防渗效果好及施工技术成熟等特点，但是在季节性非常强的北方，衬砌体不能对渠基的变形产生反应，导致衬砌体出现裂缝、位移等现象而使衬砌体遭到损坏。这使得工程的正常使用受到了影响，加大了工程后期管理与维护的难度。

1.2 机械化程度低

目前，我国衬砌施工的机械化程度还很低，渠道的衬砌大部分还是在靠人力来施工。近年来，虽然我国已在使用U型渠道的衬砌机，但是大型的渠道衬砌工程，此设备派不上用场。

1.3 对生态所产生的影响

渠道的建立最主要就是用来进行输水，但是用于衬砌的材料都会选择渗透系数比较小的，这样就减少了渠道下渗的水量，在渠道的沿线位置草木就难以生长。当地的地下水位也可能会下降，影响当地的生态环境。

2抗冻胀技术措施

针对本灌区渠道防渗抗冻工程设计、施工和管理等情况，对本灌区所采用的抗冻胀技术措施进行总结，其主要措施如下：

2.1 设计

在渠道设计中，要严格按照《渠道工程抗冻胀设计规范》（SL23―91）进行抗冻胀验算。根据不同地区气候特点、自然条件、土质，经过技术经济比较，采用合理的防渗防冻胀技术措施。针对渠道不同的部位（阴坡、阳坡，坡顶、坡底）受冻程度不同分别采取相应措施。实践证明，根据工程具体条件，从渠系规划布置，渠床处理，排水，保温、衬砌的结构型式、材料、施工质量、管理维修等方面着手，全面考虑，采取适宜的防冻害措施，能有效地防止防渗工程的冻胀破坏。

渠道的边坡不宜过陡，应考虑渠基自身的稳定和施工的要求。本灌区典型渠道边坡均为1：2。混凝土的强度、抗渗、抗冻要满足要求。本灌区采用混凝土强度等级C20，抗冻等级F100，抗渗等级W8。

防渗结构采取混凝土板和防渗膜组合结构能有效的防渗和抗冲，即板下铺设土工膜。混凝土板厚根据渠道大小确定，总干渠60mm，二干渠80mm，防渗膜用素膜（总干渠下游段）或复合土工膜（总干渠上游段），厚度0.2mm。不进行防渗处理的渠段如二干渠采用板下铺设土工布。

2.2 砂石反滤层排水消除冻胀破坏

在地下水位较高的渠段，如二干渠，遇到渠道边坡和渠底大量渗水的情况，铺设塑膜后，渗水因塑膜阻碍而无导渗出路，这时塑膜和混凝土板将受到较大的渗透压力，导致边板和底板被顶起，成为废板。针对此问题解决的方法是：边坡第2、3、4行间隔布置无砂砼预制板，无砂砼预制板下设砂石反滤层以利排水。

2.3 施工

施工时要保证施工质量，填方渠道土方质量是防渗工程的基础，也是防冻害的主要环节之一。渠基土要充分压实，垫层要铺均匀，塑料薄膜的接缝要牢固可靠，混凝土要震捣密实，填缝材料要饱满。压实法可使土的干密度增加，孔隙率降低，透水性减弱。密度较高的压实土冻结时，具有阻碍水分迁移，聚集，从而削减甚至消除冻胀的能力。因此，可以通过渠床的压实处理，来达到防止冻害的目的。

2.4 运行管理

完善渠道运行管理制度，做好渠道日常养护、安全检查和维修工作，及时清除渠道中杂草、蚁穴、鼠洞等阻碍物。建立经常检查、定期检查和特别检查的检查制度。按照经常养护、随时维修、养重于修、修重于抢的原则，使渠道得到及时维修，保证使用。对产生冻胀破坏的渠段要及时维修，以免破坏现象蔓延。

冬季需要引水运行时，尽量使渠道满渠运行并设法使渠道中不结冰，这样可防止渠道冻胀。在渠旁两侧设8～10m林带，可起生物排水作用，对降低地下水位、防治渠道冻害十分有利。

2.5 新型防渗防冻胀材料的应用

2.5.1膨润土防水毯

膨润土防水毯是一种利用复合土工来合成的一种新型的防水材料。防水毯主要是由土工纤维布、无纺布及经过处理的钠基膨润土构成的。

2.5.1.1 性能

在水压状态下，钠基膨润土遇到水会形成高密度横隔膜，以将渗漏的路径阻断。而且膨润土是一种天然的无机物，遇水产生的膨胀现象也只是一个物理变化的过程，不会发生老化及腐蚀，因此防渗能力也是非常持久的。

膨润土防水毯具有非常好的柔性，若渠基出现不均匀沉降，也能很好适应其变化。加上遇水会膨胀，即使渠基会产生裂缝，也可以进行填补。因此，膨润土防水毯的抗冻性非常强。

膨润土防水毯施工简单，只需要确定所需要防水毯的长度及宽度就可直接进行铺设了。不会受环境的影响，对于湿度较大的地方只要没有明水都可直接进行铺设。

2.5.1.2 应用

若是小型渠道，则可在铺设膨润土防水毯之后再将水泥砂浆作为保护层铺设上去。若是大中型渠道，则要在铺设膨润土防水毯之后利用50cm以上的土层铺设在其上以作为保护层。若用混凝土板砌护，则要在铺设膨润土防水毯之后利用3～5cm的水泥砂浆作为其垫层。

2.5.2 雷诺护垫

雷诺护垫是一种由经过表面的防蚀处理后的低碳钢丝机编成的双绞合六边形的金属网笼，主要是用于施工现场有一定石头填充的工程。

2.5.2.1 性能

雷诺护垫特殊的结构具有很强的透水性，因此防渗性较差，但较差的防渗性却给地下水位的降低带来的帮助，由于水分的渗透，使得土体的强度增加，边坡的稳定性也更好，而且也不需要建立排水设施，一定程度上减少了施工的程度，降低了施工的难度。

由于雷诺护垫是由低碳钢丝而编成的，因此具有良好的柔韧性，对于渠基的变形能够及时做出反应，并且能使因冻胀而产生的应力分散开来，使得不易产生损坏。

在雷诺护垫的金属网笼中因有石头的填充，使得抗冲刷能力增强，并其表面经过防腐蚀处理，使得具有强抗腐蚀性。其成本也很低，施工也非常简单。

2.5.2.2 应用

由于雷诺护垫的透水性及抗冻性，比较适合用于地下水位较高的工程当中，而且也更适合用于冻胀现象产生严重的地区。

2.5.3 改性沥青混凝土

沥青混凝土是一种利用沥青作为胶结剂，将矿粉、矿物骨料都整合起来的防渗材料。改性沥青混凝土则是将沥青混凝土的抗裂性改善了。

2.5.3.1 性能

沥青是一种增水性材料，而经过改性的沥青混凝土其孔隙率也特别小，致使其有良好的防渗性。

沥青的导热性与混凝土相比，其要小得多，因此，具有较好的保温性，在一定程度上能减少渠基因温度的变化而产生变形。且具有良好的柔性，就算渠基有所变化，也能适应。

利用改性沥青混凝土来进行衬砌其糙率系数要更小，可减少渠道的开挖断面及坡降，一定程度上也减少了工程量。并且改性沥青混凝土的抗侵蚀性及耐久性也非常强。

2.5.3.2 应用

根据改性沥青混凝土的特性，可将其用于化学蚀比较强的地区。也可以将制成预制板，还可进行现场铺设。

2.5.4 改性PP纤维混凝土

改性PP纤维混凝土就是所说的改性聚丙烯纤混凝土。

2.5.4.1 性能

改性PP纤维的使用可让混凝土出现孔隙的概率减少，从而使得混凝土出现裂缝的机率也更小，提高了渠基的防渗能力。

通过实践表明，改性PP纤维的添加可将混凝土的抗裂性提高，而且还可将其抗拉强度及抗折强度都加强，还可防止微裂及离析裂纹的产生，有效控制了大裂缝的产生.

改性PP纤维的添加还可将混凝土的弹性模量降低，提高拉伸率并增强其韧性，减少了渗水量，使得混凝土的抗冻效果大大增强。

2.5.4.2 应用

由于其具有良好的抗冻胀性，用于新疆寒冷经常出现冻土的地区应该非常适合，但是要注意其施工温度要保持在-25℃以上，否则也容易产生分子链的断裂，使工作性能丧失，因此，若是一些很寒冷的地区，还是不适用的。