嘎河灌区节水配套改造工程衬砌渠道抗冻胀分析

摘 要：根据北方灌区保温抗冻胀技术应用现状及工程实际，并以嘎河灌区衬砌渠道抗冻胀计算项目为例，阐述了设计冻深、冻胀量及保温材料的厚度计算。

关键词：嘎河灌区；渠道抗冻胀分析；设计冻深；冻胀量；保温

1 自然概况

嘎河灌区地处中纬度温带半干旱地区，具有明显的大陆性季风气候特点。该地区多年平均气温为6.9℃，年平均日照数2866h。历年极端最高气温为42.5℃，出现在1955年7月23日，历年极端最低气温-31.4℃，出现在1953年1月16日和1956年1月20日。土层封冻期一般为6个月，每年十月下旬封冻，翌年四月下旬化通，最大冻层深度1.97m。本地区多为北风和西北风，多年平均风速为3.1m/s。本地区多年平均降水量为373.4mm，降水量年内分配不均。

2 冻胀成因分析及其必要性

本灌区封冻期长且在封冻期气温降到负温，负温对于渠道防渗衬砌工程有着一定的破坏作用，破坏形式是渠道基土冻融对防渗工程的破坏。渠道基土冻融是由于渠道水的渗漏、地下水和其它水源补给，渠道基土中含水量比较高。在冬季负温作用下，土壤中的水分发生冻结而造成土体膨胀，使衬砌开裂、隆起而折断。在春季消融时又造成渠床表土层过湿，使土体失去强度和稳定性，导致衬砌体的滑塌。因此必须对衬砌渠道采取保温防冻胀措施。

3 实例分析

3.1 渠道冻胀量计算

3.1.1 设计冻深计算

根据衬砌渠道冻胀量计算成果，冻胀量均大于《规范》所规定的：混凝土梯形断面防渗衬砌结构允许法向位移1.0cm，故对衬砌渠道需采取抗冻胀措施。

3.2 渠道保温防冻胀设计

渠道衬砌采用“预制混凝土板+砂浆过渡层+复合土工膜（一布一膜）+保温板”的结构形式，保温材料采用聚苯乙烯硬质泡沫板，根据《渠系工程抗冻胀设计规范》，其厚度计算为。

经计算，嘎河灌区衬砌渠段渠道阳面、阴面及底面的聚苯乙烯硬质泡沫板厚度为8cm。所以统一采用8cm厚聚苯乙烯硬质泡沫板作为渠道的保温材料。

4 结束语

在寒冷地区进行水利工程建设时，须重视水工建筑物的冻胀问题，并从设计着手，采取有效措施以减轻或避免冻胀问题发生。

参考文献

[1]赤峰市水利规划设计研究院：嘎河灌区节水配套改造项目（Ⅱ期）实施计划[Z].

[2]SL 23-2006.渠系工程抗冻胀设计规范[S].

作者简介：杨立芳（1983-），女，赤峰市松山区，本科，工程师，主要从事水利水电工程水工建筑物设计工作。