北屯灌區(qū)混凝土板襯砌渠道抗凍技術(shù)措施

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1、低溫建筑技術(shù)2010年第1I期(總第149期)北屯灌區(qū)混凝土板襯砌渠道抗凍技術(shù)措施郭永昌，梁菊蓉(新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)十師勘測(cè)設(shè)計(jì)院。新疆北屯836000)【摘要】通過對(duì)北屯灌區(qū)多種型式的混凝t板襯砌渠道工程凍脹破壞的觀測(cè)與總結(jié)，總結(jié)了目前常用的襯砌渠道抗凍技術(shù)措施；提出了在北電灌區(qū)可采用弧底梯形渠襯砌、弧形坡腳梯形渠襯砌和混凝土U型槽襯砌等結(jié)構(gòu)形式；通過對(duì)改造后的渠道運(yùn)行情況的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)改造渠段的凍脹現(xiàn)象明顯下降，冬季沒有明顯的凍脹破壞，防滲抗凍效果更加明顯。【關(guān)鍵詞】混凝土板；防滲工程；渠道凍脹機(jī)理；防凍脹【中圖分類號(hào)】TU528．73【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1001—686

2、4(2010)11一OO6O一03O引言項(xiàng)目陸續(xù)開工建沒。目前，灌區(qū)擁有引水渠首3座，其在我國(guó)北方寒冷地區(qū)，由于渠基土體發(fā)生凍脹，致合計(jì)引水能力可達(dá)97m／s。灌區(qū)內(nèi)現(xiàn)有支渠使混凝土板襯砌渠道凍脹破壞嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為混凝235．2km，已襯砌86．6km；斗渠707．4kin，已襯砌土板的裂縫、翹起、甚至滑塌等現(xiàn)象，大大降低了防滲72．8kmf引。防凍性能。這樣不僅影響了渠道的正常使用，浪費(fèi)了2混凝土板襯砌渠道抗凍技術(shù)措施水資源，而且增加了運(yùn)行管理難度和：[程修復(fù)費(fèi)在防滲渠道設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)進(jìn)行防凍設(shè)計(jì)。通過用?。因此，要使襯砌渠道長(zhǎng)期發(fā)揮防滲效益和使灌計(jì)算或必要的試驗(yàn)確定渠道各部位

3、設(shè)計(jì)凍深和凍脹區(qū)水工建筑物正常運(yùn)轉(zhuǎn)，首先要解決凍脹破甥=問題。量，合理選擇滿足凍脹要求的渠道斷面形式、襯砌結(jié)各灌區(qū)應(yīng)結(jié)合本灌區(qū)中不同渠道、渠段的具體凍脹情構(gòu)、材料和技術(shù)措施。況，凍脹破壞的主要因素以及灌區(qū)的經(jīng)濟(jì)條件，選擇合根據(jù)渠道凍脹的機(jī)理分析可知，低溫、地下水位和適的防凍脹措施。通過對(duì)北E灌區(qū)已建的渠道防滲工渠基土質(zhì)是影響渠道凍脹的三要素。因此，可以從這程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，發(fā)現(xiàn)部分渠段的混凝土板出現(xiàn)不同三個(gè)主要因素著手，尋求減少凍脹的途徑，來減少混凝程度的裂縫、鼓脹、坍塌等破壞；文中通過對(duì)混凝土板襯砌板凍害問題。目前實(shí)際工程中常用的措施包襯砌渠道凍脹機(jī)理進(jìn)行分析研究，并結(jié)合北屯灌區(qū)的

4、括～：回避凍脹法；削減凍脹法；優(yōu)化結(jié)構(gòu)法等等。工程經(jīng)驗(yàn)和部分試驗(yàn)研究成果，提出了相應(yīng)的混凝土2。1回避凍脹板襯砌渠道防凍脹的一些技術(shù)措施。防止襯砌渠道出現(xiàn)凍脹的理想條件是】：1北屯灌區(qū)概況Z>Z0+Hd(1)北屯灌區(qū)位于新疆阿勒泰地區(qū)福海縣境內(nèi)，地處<+2％(2)額爾齊斯河與烏倫古河之問的戈壁平原上。地理坐標(biāo)式中，z為地下水位至渠底的埋深，m；z¨為土壤北緯47。O5～47。27，東經(jīng)87。31～88。03。灌區(qū)東西毛管水上升的高度，m；Hd為設(shè)計(jì)凍深，m；1V為凍結(jié)初長(zhǎng)42kin，南北最大寬度30km，土地總面積l】5，65萬期土的含水量，％；為土的塑限含水量，％。畝，其中可墾宜

5、農(nóng)林地80．6(j萬畝，灌區(qū)總?cè)丝?。67萬人?！?99年被水利部列為大型灌區(qū)，是中國(guó)最西北為滿足上述條件，在灌區(qū)規(guī)劃中，襯砌渠系布置應(yīng)的大型灌區(qū)。灌區(qū)地處歐亞大陸腹地，屬于典型大陸盡可能避開高地下水位地段，選擇有利地段，即透水性性氣候，光照充足；無霜期短，多年平均降水量為較強(qiáng)的不易產(chǎn)生凍脹的地段或地下水位埋藏較深的98．5mm，多年平均蒸發(fā)量2018．6mm；最大凍土深度地段，將渠底凍結(jié)層控制在地下毛管水補(bǔ)給高度以上；2m，自然條件惡劣，災(zāi)害天氣多，主要有大風(fēng)、干熱風(fēng)、盡量使渠線走在地形較高的脊梁地帶，避免渠道兩側(cè)低溫、凍害、冰雹等。有地面水人渠。灌區(qū)內(nèi)的水利工程大多足上世紀(jì)六七

6、十‘年代建2．2削減凍脹成投人運(yùn)行的，工程老化嚴(yán)重、凍脹、年久失修等，：【程削減凍脹量的辦法在工程較多，具體措施有：引輸水能力明顯下降，工程效益嚴(yán)重衰減，灌區(qū)內(nèi)相當(dāng)①壓實(shí)渠基土；②防止渠道水滲漏；③防止渠堤上的地多的灌溉面積因引水無保障得不到灌溉，已嚴(yán)重制藥面徑流入滲；④設(shè)置深淺兩層封閉層，切斷凍結(jié)層的補(bǔ)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。近年來灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程水源；⑤沿渠道外側(cè)布置林帶或植樹；⑥控制渠基土含郭永昌等：北屯灌區(qū)混凝土板襯砌渠道抗凍技術(shù)措施6l水率。力和凍脹不均勻系數(shù)較l火，但由于渠底呈反拱，當(dāng)襯砌2．3優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式受到渠底基：L法向凍脹力的作用時(shí)，在弧形渠底段的采取措施減小地基

7、土凍脹性的同時(shí)，根據(jù)渠道凍剛性防滲層內(nèi)部受的足軸向壓應(yīng)力，承載能力較強(qiáng)，因脹和變形特點(diǎn)，以及襯砌材料的性能采用合理的渠道而凍脹消融后復(fù)位能力比較強(qiáng)，一般無殘余凍脹量，襯斷面和襯砌形式，以適應(yīng)或抵抗一定的允許凍脹和凍砌板不易產(chǎn)生凍脹破壞。與梯形渠道混凝土襯砌體破融變形。凍脹類別的中小型渠道所采取的結(jié)構(gòu)措壞特征相似之處主要是：凍脹方向沿法線，渠頂凍脹力施為：及凍結(jié)力在渠頂小，而在渠底大；坡腳處凍脹變形較(1)對(duì)梯形混凝土襯砌渠道，可采用楔形板、中小，渠底中線附近也往往發(fā)生