渠道防渗抗冻新材料与新技术

区域治理水利资源与建设
在我国的西北地区，渠道防渗工程容易受到冻害破坏，一旦开始了冻胀，一般的衬砌结构经过反复的冻结溶化，衬砌断裂，导致防渗失效。

因此在严寒的北方地区渠道防渗抗冻措施是否得当至关重要。

受冻害威胁的渠道，主要是因为渠基土发生冻胀，防治渠道冻害主要有两种方式，一是回避冻胀，二是削减冻胀。

在寒冷地区回避冻胀不太可能，必须采用有效的措施减小冻胀量，也就是将渠床基土的最大冻胀量消减到衬砌结构允许的变位范围内。

一、防渗工程技术及渠道防渗抗冻新材料
土料防渗、砌石防渗、混凝土衬砌防渗、塑料薄膜防渗等渠道防渗的措施有很多种，我们在选择方案时必须充分论证、因地制宜，尽量采用成熟的方案，并在工作中不断探索改进。

常用的防渗抗冻材料有：（一）新型复合土工合成材料GCL
新型复合土工合成材料GCL是在压实性黏土衬垫基础上发展而来的，GCL最早用于工程是在1986年美国的一座垃圾填埋场衬垫系统中，大约在同一时期，德国也研究应用了另一种GCL产品，并成功地应用于渠道防渗、运河衬垫系统、垃圾填埋场衬垫系统等，取得了较好的防渗漏效果。

GCL的结构组成是两层土工合成材料之间夹封膨润土，通过针刺，缝合或黏合而成，也有的GCL产品只有一层土工膜，其上有用粘合剂粘合的一层薄薄的膨润土。

GCL 是利用膨润土的膨胀性防渗，利用土工织物来承载和护面的结构形成，它与土工膜同属土工合成材料，在渠道防渗应用中除具有土工膜的所有优点外，还具有柔性极好，抗张应变的能力强，在张应变达20%的情况下，其渗透率不增大。

（二）新型固化土防渗材料
土壤固化剂是一种新型固化土防渗材
料，具有其他传统防渗材料所不具备的一
些特点，其作用对象是各类土壤，材料来
源丰富，应用范围广并且有很好的防渗效
果，渗透系数1×10-6～1×10-8cm/s，
土壤固化剂用于渠道防渗工程上，具有可
就地取材，工程造价低，施工简单方便防
渗效果较好等优点，但存在抗冻性不稳定，
耐久性差。

我国已开始研究固化土复合防
渗结构，它是利用土壤固化剂对渠基土进
行处理，并形成具有一定厚度的保温体，
再利用混凝土等刚性材料作为保护层，组
成防渗，耐冲，抗冻胀，耐久性好的复合
防渗衬砌结构
（三）纳米改性复合土工膜
土工膜是一种薄型、连续、柔软的防
渗材料，具有防渗性能好，适应变形能力强，
施工方便，工期短和造价低等优点，但是，
土工膜较薄，在施工、运行期易被刺穿，
使得防渗能力大大降低，同时，其抗冻性
能差。

利用纳米材料对普通塑料进行改性，
生产的新型复合土工膜兼有无机、有机的
特点。

纳米改性复合土工膜的厚度约为普
通聚乙烯土工膜的3/4～2/3可大幅度降低
工程造价，其强度和抗穿刺性能明显提高，
扩大了土工膜的应用范围。

二、渠道防渗抗冻新型结构形式
（一）混凝土U形防渗渠道
混凝土U形防渗渠道是采用底部为半
圆或弧形，上部为一定倾角的直线段的断
面形式，目前在我国中、小型渠道上大量
推广应用。

其具有防渗效果显著，比梯形
渠道湿周短、流速快、裂缝少，因而输水
损失小，小型U形混凝土渠道的渠道水利
用系数可达0.97～0.98。

水流条件好，流
速快，渠道输水输沙能力强，不易产生淤
积现象。

（二）复合材料防渗结构形式
实践证明，采用单一的防渗材料很难
达到理想的防渗抗冻效果和耐久性。

近年
来随着防渗膜料的发展，采用了复合材料
防渗的结构形式，即采用柔性膜料作为防
渗层，主要起防渗作用。

在膜料防渗层上，
再用混凝土等刚性材料或土料作保护层，
保护膜料不被外力所破坏，延长工程寿命
的作用。

两种材料互相扬长避短，显示了
明显的经济技术性能。

防冻胀除设计，施工外，管理是非常
重要的，特别是渠道的运行管理。

对于冬
季不过水的渠道，应严格切断水源，减少
渠道土体的含水量。

对于冬季过水渠道应
及时注意渠道水结冰，破坏，排冰，防止
冰冻破坏，还可以定时改变渠道过水流量，
造成渠道水流条件变化，防止渠道结冰等。

三、结语
我国在渠道防渗抗冻技术及其工程应
用方面已有长足的发展，无论是在防渗新
抗渗材料的研制与开发还是渠道防渗抗冻
衬砌结构形式方面，以及防渗施工新技术
方面均取得了一定的进展。

渠道防渗是系
统工程，必须在设计、施工、管理各方面
下工夫，同时要不断创新，在新方法、新
工艺、新材料上做文章，才能从根本上解
决渠道工程的防渗抗冻问题。

参考文献：
[1] 娄宗科, 张慧莉, 阎宁霞,等. 渠道
防渗防冻胀衬砌技术研究——以杨陵渠灌
农业高效用水模式试验区为例[J]. 水土保持
研究, 2002, 9(2):19-22.
[2] 徐淑琴, 王丽学, 宋军. 寒区渠道
防渗工程优化模式研究[J]. 灌溉排水学报,
2004, 23(4):67-70.
渠道防渗抗冻新材料与新技术
冯延虎
甘肃省张掖市民乐县水务局，甘肃 张掖 734500
摘要：随着全球淡水资源危机的加剧，合理利用水资源引起了世界各国政府和科学家的高度重视，并采用了多种对策。

在解决水资源的对策中，除兴建必要的蓄水、引水工程，扩大水源外，更重要的是节约用水，提高水的利用率，防止水的污染等。

渠道防渗灌溉技术是大多数灌区的主要输水手段，在寒冷的北方地区，如果渠道防渗设计不当，渠道冻胀破坏会导致防渗失效。

基于此，本文主要对渠道防渗抗冻新材料与新技术进行分析探讨。

关键词：渠道防渗抗冻；新材料；新技术
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