寒冷地區(qū)渠道襯砌防凍脹工程技術(shù)研究

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摘要：在實(shí)際的操作過程中，需要著重做好寒冷地區(qū)灌區(qū)渠道襯砌防凍脹等相關(guān)工作，使此類問題得到切實(shí)有效的解決，并且結(jié)合具體情況，真正意義上健全優(yōu)化相應(yīng)的工程技術(shù)，以此使該地區(qū)能夠在灌區(qū)渠道等相關(guān)方面呈現(xiàn)出應(yīng)有的效益。基于此，分析寒冷地區(qū)灌區(qū)渠道襯砌防凍脹工程技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容，希望能夠?yàn)橛行嵘覈?guó)寒冷地區(qū)的灌區(qū)渠道襯砌防凍脹能力做出一定的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：寒冷地區(qū)；灌區(qū)渠道；襯砌防凍脹工程技術(shù)

當(dāng)前，我國(guó)在寒冷地區(qū)灌區(qū)渠道襯砌過程中凍脹破壞問題十分嚴(yán)重，而此類問題特別普遍，特別是在地下水位比較高的地區(qū)，此類問題對(duì)于渠道自身和灌區(qū)的運(yùn)行質(zhì)量都會(huì)有很大程度的危害。對(duì)此，需要著重分析和探討寒冷地區(qū)灌區(qū)渠道襯砌防凍脹等相關(guān)內(nèi)容，做好相應(yīng)的工程建設(shè)，使相應(yīng)技術(shù)不斷優(yōu)化和完善，這是至關(guān)重要的。

1寒冷地區(qū)灌區(qū)渠道襯砌凍脹問題出現(xiàn)的主要原因

從整體上來看，在我國(guó)的寒冷地區(qū)灌區(qū)渠道襯砌過程中存在凍脹的問題，其根源主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，分別是：土質(zhì)的凍脹濕度，土壤中含水量出現(xiàn)很大程度的變化，以及對(duì)基土造成了某種程度的破壞。通常情況下，我們所稱之為的凍脹性土，主要指的是在基礎(chǔ)的土壤中含有小于0.5cm的土粒，如果地面的溫度在0度以下，渠道的襯砌和基礎(chǔ)土壤表面之間就會(huì)產(chǎn)生一定的空隙，空隙中會(huì)有殘留的水分，在這樣的情況下會(huì)形成一種冰晶體，基土就會(huì)形成最初級(jí)的凍結(jié)面。如果氣溫持續(xù)降低，在基礎(chǔ)的土壤中所存留的水分會(huì)進(jìn)一步凍結(jié)變成冰晶體，然后進(jìn)一步通過毛細(xì)?；A(chǔ)土壤中的水分在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)一步向上移動(dòng)，在這樣的情況下原本的上部基礎(chǔ)土壤中的冰晶體會(huì)進(jìn)一步增大，最終形成凍土層。特別是在寒冷的冬季，此類地區(qū)的溫度特別低，基礎(chǔ)土壤中的中部和下部并沒有凍結(jié)的水分，不會(huì)受到毛細(xì)力的影響，繼續(xù)朝著基礎(chǔ)土壤的上部進(jìn)行移動(dòng)，在這個(gè)過程中凍結(jié)的深度就會(huì)進(jìn)一步增大，與此同時(shí)，凍結(jié)區(qū)域的水量也會(huì)進(jìn)一步增加，由此就會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)土壤出現(xiàn)特別顯著的膨脹，如果凍脹力超過或者等于基礎(chǔ)土壤中渠道滲氣的強(qiáng)度，在這樣的情況下，灌區(qū)的渠道襯砌就會(huì)被嚴(yán)重破壞，或者被頂起，由此使灌區(qū)的渠道襯砌凍脹問題越來越嚴(yán)重。

2寒冷地區(qū)灌區(qū)渠道襯砌防凍脹工程技術(shù)分析

2.1渠道襯砌防凍脹自適應(yīng)斷面技術(shù)

從實(shí)踐中來看，在寒冷地區(qū)的灌區(qū)渠道襯砌防凍脹功能和渠道的斷面形狀有著十分緊密的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。當(dāng)前，我國(guó)有很多的渠道斷面形狀是梯形或者矩形，通常情況下在坡地的周圍會(huì)結(jié)合具體情況構(gòu)建伸縮縫，進(jìn)一步根據(jù)觀測(cè)的具體信息可以看出，基土凍脹越來越向著上部移動(dòng)，在這個(gè)過程中，渠道的底部襯砌在很大程度上受到渠道周圍襯砌塊的影響，在本質(zhì)層面支撐于渠道坡底設(shè)定的簡(jiǎn)支板會(huì)有一定的變形問題，在這樣的情況下，渠道襯砌內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的拉應(yīng)力。因?yàn)榛炷帘旧硭尸F(xiàn)出的抗拉強(qiáng)度比較低下，由此使渠道出現(xiàn)開裂的問題。所以在凍脹的過程中，渠道底部的襯砌會(huì)在中間位置出現(xiàn)縱向的裂縫，在渠道的邊緣位置，也會(huì)有某種程度上的縱向裂縫，針對(duì)這樣的情況，在地面以下水位的影響之下，渠道的邊緣位置產(chǎn)生裂縫的幾率就會(huì)明顯下降，從而向渠道的中下部進(jìn)行轉(zhuǎn)移。對(duì)此，有針對(duì)性的應(yīng)用渠道襯砌防凍脹自適應(yīng)斷面技術(shù)，能夠使該區(qū)的凍脹問題得到有效解決。在具體的應(yīng)用過程中，要根據(jù)具體輸水量的情況，使斷面得到切實(shí)有效的改良和優(yōu)化，使整體的斷面形狀為弧形，在對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)的相關(guān)環(huán)節(jié)，斷面要通過弧形坡角和坡形軀體，同時(shí)也要使渠道坡角受力的集中點(diǎn)得到有效的改變。其次，要針對(duì)渠道內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷的優(yōu)化，如果渠道受到凍脹力，渠道就會(huì)從簡(jiǎn)支的形狀變成反拱的形狀，而由此也使得襯砌應(yīng)力從拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變成為壓應(yīng)力，由此可以呈現(xiàn)出更明顯的防凍脹效果。

2.2有針對(duì)性的應(yīng)用基土層保溫技術(shù)

在寒冷地區(qū)灌區(qū)渠道襯砌凍脹問題發(fā)生的過程中，其根本的因素是因?yàn)榛潦艿搅藘雒浀囊蛩赜绊?，在這個(gè)過程中溫度是核心因素，如果溫度比較低，渠道的基礎(chǔ)就會(huì)出現(xiàn)十分嚴(yán)重的凍脹問題，因?yàn)榍赖囊r砌和渠道基土層鋪設(shè)的泡沫水泥和珍珠巖制品等制作成為保溫材料，在這樣的情況下，有效應(yīng)用基土層保溫技術(shù)，通過相應(yīng)的保溫措施，使其導(dǎo)熱性能得到最大程度的發(fā)揮，這樣能夠使渠道基土中的熱量流出和流入的速度進(jìn)一步有效減緩，由此可以使基土層中水熱耦合的功能進(jìn)一步降低，由此，就可以構(gòu)成人為的凍土層分布深度和凍裝系數(shù)。因?yàn)榛恋膬雒洭F(xiàn)象有比較明顯的衰減，所以這樣就能夠使寒冷地區(qū)灌區(qū)渠道襯砌的防凍脹功能得到充分的體現(xiàn)，在有效應(yīng)用基礎(chǔ)層保溫技術(shù)的過程中，要盡可能選用厚度為10厘米的聚苯乙烯泡沫板，在實(shí)踐的過程中使其保溫功能得到充分的發(fā)揮。

2.3基土層防水技術(shù)

在渠道中，基土層的數(shù)量如果比基土層最初動(dòng)蕩水量明顯增加，在這樣的情況下就會(huì)導(dǎo)致渠道襯砌出現(xiàn)凍脹的問題，針對(duì)此類情況，有效應(yīng)用基土層防水技術(shù)可以使此類問題得到有效解決。為了充分避免渠道滲透水分以及地下水不補(bǔ)充動(dòng)土層的水分，要從根本上有效排除滲漏的水分和地下水，使基土層的水分得到充分降低，這樣可以使渠道襯砌被凍脹的問題得到充分的緩解。對(duì)于渠道襯砌而言，它包含施工縫和溫度縫等相關(guān)的滲水部位，所以要使?jié)B漏的水分得到充分的降低，要充分確保溫度與施工條件高度吻合，在渠道的預(yù)支配置和實(shí)際的澆筑過程中，要盡可能有效確?？p隙的數(shù)量充分降低，這樣可以使防滲功能進(jìn)一步提升。在具體的操作過程中，為了使防滲功能進(jìn)一步增強(qiáng)，可以在具體施工環(huán)節(jié)提前留下鋪設(shè)大于1米的防滲薄膜。與此同時(shí)，用砂漿對(duì)于襯砌塊之間的縫隙進(jìn)行有效鋪滿，結(jié)合具體情況對(duì)其進(jìn)行表面的按壓平實(shí)工作，再通過復(fù)合型的防滲襯砌進(jìn)一步全面鋪設(shè)襯砌塊下的薄膜，這樣能夠使基土層防水技術(shù)的作用和功效得到充分的發(fā)揮。

2.4基土層換填技術(shù)

因?yàn)樵诤涞貐^(qū)灌區(qū)渠道的襯砌特別容易產(chǎn)生凍脹的問題，所以在這樣的情況下，相關(guān)工作人員要著重采取相應(yīng)的措施，結(jié)合具體情況，使渠道的防凍害效果得到充分的提升，要有效應(yīng)用基土層換填技術(shù)，大多數(shù)時(shí)候，渠道基礎(chǔ)都是在動(dòng)蕩性的土層狀態(tài)之下，對(duì)此，要從本地區(qū)的實(shí)際情況出發(fā)，進(jìn)一步有效利用風(fēng)積沙等凍狀性能比較弱的材料更換渠道基土的相關(guān)土層。因?yàn)轱L(fēng)積沙在凍結(jié)的過程中，在基礎(chǔ)土壤中含有的土壤水分會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到凍結(jié)面的反方向，由此使水分充分減少，進(jìn)一步確保渠道的整體防凍脹功能又有顯著增強(qiáng)。以平穩(wěn)的滲透水分作為基礎(chǔ)，要充分確保換填施工材料和下墊面土壤之間的反濾層，并且設(shè)置相對(duì)應(yīng)的排水設(shè)備。總而言之，通過上面的分析和探討，我們可以充分看出，在寒冷地區(qū)的灌區(qū)渠道襯砌防凍脹工程技術(shù)的應(yīng)用過程中，要著重針對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，結(jié)合該地區(qū)的氣候特點(diǎn)等相關(guān)因素，找到切實(shí)有效的解決凍脹問題的途徑和方式，進(jìn)一步有效應(yīng)用相應(yīng)的技術(shù)，構(gòu)建更系統(tǒng)完善的灌區(qū)渠道襯砌防凍脹體系，實(shí)踐更科學(xué)合理的整合方案，以此使該地區(qū)凍脹問題得到有效解決，在更大程度上提升灌區(qū)渠道襯砌防凍脹成效。

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作者：馬志新 單位：黑龍江省農(nóng)墾建三江管理局勤得利灌區(qū)管理站