浅谈金沟河灌区总干渠渠道防渗防冻胀技术应用

胀破坏 。
ｂ 由于地 处西北 严寒 地 区 ， ． 气候 寒冷 ， 冻 胀破坏极 为严重 ， 同一 条渠道 ， 同位置 、 且 不 条 件下的冻胀破坏形式及程度不 一致。 ｃ部分渠段运行管理极为不 便。 ． 其 中 ，最 主要的 问题 就是渠道冻胀破 坏 ， 就其原因分析如下 ： ２ １由于灌 区灌溉 的需要 ， 区每 年都需 ． 灌 进行很 长 时间的冬灌 ， 间 ， 道 内的水体 将 其 渠 发生不 同程度 的冻结 。开始 ， 两侧 形成岸冰 ， 随 着严寒 的深入 ， 冰层逐 渐加 厚 ， 两岸衬砌 体 对 产生 冰压力 ， 了不形 成 冰坝 ， 为 运行 管理人 员 进行 冬季 打冰 ， 长期 以往 ， 造成 防 渗体表 面发 生剥离破坏 。 ２２ 渠道防渗体具 有一定 的吸水性 ， ． 在材 料输 水 的过程 中 ，材 料 内总是 含有 一定 的水 分， 这些水 分在 负温 的作用 下 冻结成 冰 ， 体积 发生膨胀 。当这膨胀产生 的应 力大于防渗材料 的强 度时 ， 将导 致防渗 材料 的冻 融破 坏 ， 多次 反 复作用后 ， 造成 防渗 体表 面 发生冻 融 、 离 剥 破坏 。 ２３ 渠床土 含水量 过高 ， ． 在土温 下降到 负 温 以后 ， 土体孔隙 中所含水 份凝结成 冰 。由于 水变 成冰时 ， 体积增 大 Ｏ ９内倍 ， ． ０ 因此 土在冻
多问题 ： ａ工程老化 、 ． 破损 比较 严重。
结时， 土体 比未 冻结时 的体积膨胀 ， 产生冻胀 。 同时 ， 土在 冻结 时 和在 冻结 持续 、 深化 的过 程 中， 发生 水份 向冻 结锋 面迁 移 ， 结果 能使冻 结 锋 面上 冻土体 积增 大几 倍 ， 导致 比常规冻胀 更 严重 的冻胀 ， 产生冻胀破 坏。 ２ 砂砾 石垫层 失效 ， 非冻胀性 土” ． ４ 由“ 变 成“ 冻胀性 土” 在农 田灌溉水 人渗 的渗透力 作 。 用下 ，土壤中的细 颗粒被 带入到渠道 垫层 中， 随着 垫层土量 的增 加 ，砂 砾石就慢慢 失效 ， 由 “ 冻胀性土 ” 非 变成“ 冻胀性土 ”加 速渠道 的冻 ，
关键词 ： 金沟河灌 区总干渠渠道 ； 防渗防冻胀 ； 技术应用
１ 概 述
金 沟河 流域位 于新 疆塔 城地 区 沙湾县境 内。地理位 置介 于东经 ８ 。２ ８ 。４ 北 纬 ４ 。 ５ ２ ５４ 一 ， ３ ５ ４ ｏ８ 之间 。金沟河 灌区位 于流域 中下游 ５一 ４ ２ 的冲洪积 扇倾斜平原 及冲积 平原上 ， 地势为东
３采取 的主要措施 ３１工程设计措施 ． 冻胀 破 坏 。 ３１３总干渠 ２ ＋ ０ — ７ ４０段渠道 ．． ５ １０ ３ ＋ ０ 金沟河 灌区总 干渠运行 四十年 ， 渠道破坏 本段 渠道 防渗采用 现浇砌筑预制 板单 防， 主要是 冻胀破坏 ，在渠道 防渗防冻胀设 计中 ， 针 对不 同渠段 采用 不 同的 防渗 防冻胀技 术措 断面采 用置 换原 基础 的半挖 半填 的的梯 形 断 施及不 同的渠 道断面 。具体如下 ： 面。 防冻措施 主要 是根 据冻深 计算 ， 渠床 冻 把 结 深度以 内的冻胀土壤更 换为非冻胀 土 ， 如砂 ３１１总干渠 ０ ０ ０ １ ＋ ０ ．． ＋ ０ — ４ ４０段渠道 本段渠 道防渗 采用塑模 现浇混凝土 双防 ， 砾料 。这样有利于 ： 断面为全 开挖的梯 形断面 ， 防冻胀是 在原 砼设 ａ可有效减少冻胀量 。 ． ｂ戈壁砂砾石透水性强 ， ． 灌溉停 水后 ， 可加 计 的基 础上 ， 高 了砼 标 号 ， 提 采用 Ｃ０ ２ ０ ２Ｆ ０Ｗ６ 砼， 这样 ， 提高 了砼 抗冻标 号 。 提高 了砼 板 自身 速基 土中水份排 除或疏干 ， 从而 降低了冻结前 的抗 冻能力 ， 长 了砼 的使用 寿命 ； 延 提高 了砼 基 土 含 水 量 。 标号增 强了抵御冻 胀变形 的能力 ， 而减小冻 从 ｃ渠道 断面为 可半挖半 填 ， 少灌 溉水人 ． 减 胀破坏 。 渗量 ， 减少冻胀破坏 。 ３１２ 总干渠 １＋ ０ — ５ １０段渠道 ．． ４ ４０ ２ ＋ Ｏ ｄ渠道 防渗 为现浇砌 筑预制 板单 防 ， ． 局部 本段渠道 防渗采 用现浇 混凝土单 防 ， 断面 冻 胀破坏 后 ， 能在 较短 时间 内维修 ， 运行 管理 采用不拆 除原渠砼板 ， 直接在 原渠上 垫高的梯 方便 。 形断面 ， 防冻措施 主要包括 ： ３２工程建设期 的管理措施 ． 施工 质量 的好 坏 ， 直接关系到 混凝土板 的 ａ ． 把原砼板不拆 除 ， 作为 防渗层 。这 样 ， 既 减少灌溉 水入渗量 和基土含水量 ， 防止垫层 防渗 效果和耐久 性 ，因此 在施 工建设 期间 ， 又 金 失效和 在冻结过程 中产生水份迁 移 ； 既减少环 沟河 流域管理处 为进一步 确保施工质 量 ， 采取 境污染 ， 降低工程投资。 又 了如下几 方面的管理措施 ： ｂ直接在原 渠上 用戈壁 砂砾石 垫高 ， ． 戈壁 ３２１建立和落实工程质量责任制 ． ． 砂 砾石是 非冻 胀性 土 ，可以显 著地 减少 冻胀 金 沟河 灌 区改建 工程 参与 各方 实行 项 目 量。 同时 ， 戈壁 砂砾 石透水性 强 ， 灌溉 停水 后 ， 负责制 ， 要求各 参建单 位严格遵守 国家有关 工 可加速基 土 中水份排 除或疏干 ， 从而 降低 了冻 程质 量控制 的法 律法规 ， 建立健全 质量控制 管 严格 按照 水利 基本建 设规 程 、 质量 管 结前基 土含水量 。另 外 ， 直接 在原渠 上用戈壁 理 体系 ， 砂 砾石垫高 ， 减少 灌溉水 人渗 量 ， 可 减少 冻胀 理规 定、 施工技术规范组织施工 。 ３２ 落实监理 制 ，充分发挥 监理质 量控 ．２ ． 破坏 。 ｃ设置 排水设施， ． 排除渠 水渗入垫层 的水 ， 制职 能 采 用 内径 ｄ １ｅ 的 Ｕ Ｖ ＝６ｒ ａ Ｐ Ｃ管 作为 排水 管 ， 排 金 沟河 灌 区改建 工 程充分 发挥 监 理质 量 重 强 水 管 上 布梅 花形 孔 ，孔径 为 ０５ｒ，孔距 为 控制职 能 ， 点抓 监理 的质量 意识 ， 化事 前 ．ａ ｅ 对 ｌｏ 采用 ３０ ／ ２ Ｏｍ， ０ｇｍ 的无 纺布包裹 ， 用铁丝 扎 控制 ， 现场监理的质 量控制重 点提出严 格要 并 紧。 这样渠道 渗入基土 中的水能很快通过戈 壁 求 。工程施工过 程 中， 从总监到 监理员全 部住 砂砾石 垫层汇聚到 排水管 中 ，顺排水 管排除 ， 在施 工现场 ， 随时掌握 施工单位 的施工 质量动 使 基土 中的水不 聚集 ， 含水量不 在增 加 ， 而 态和施工单位 体系运转情 况 ， 个环节 都有监 从 每 不 发生冻胀（ 当基 土中的 含水量小 于冻胀临 界 理人 员旁站 ， 主要工序 施工如混 凝土浇筑 实行 ２ 小 时旁 站监理 ；监理 人员尊重客观事实 ， ４ 尊 含 水量 时） 和消弱冻胀。 ｄ边板分缝 ， ． 适应砼板 断裂 。 以往渠道 设 重科学 ， 在 坚持 原则 ， 不合 格的材料 、 品坚 决清 产
计中 。 砌板分 缝主要是考 虑温度应力及 基土 衬 的不均匀 应力 的作 用 ， 从而对衬 砌砼板进 行横 向分缝。金沟河 总干渠改建 ， 在防冻 胀设计 中， 充分考虑 到基土法 向冻胀力 的作用 ， 结合 砼边 板冻 胀破 坏的 位置 ，主要 集 中在 水面 线 以上 ２ — ０ｒ 处 。设计时 ，除 了底板每 ３ ０ ３ｅ ａ ｍ设 一横 缝、 边板 每 ２ ｍ设一横 缝外 ， 还在每块边板 水面 线以上 １ｅ 及 ３ｅ 处 分别设一纵 缝 ， 成错 ５ｒ ａ ０ｒ ａ 形 缝， 缝宽 １ ｅ ， 内用高压闭孔板填缝 ， ． ｒ ．ｒ 缝 ５ａ １ｅ ５ａ 厚的原浆封 口。这样 ， 进行边板在 水位变化 区 纵向分缝 。 在渠 道衬 砌结构 中 ， 应或 消减 冻 适 胀变形 ， 同时 ， 延长 垫层 的使用寿命 ， 从而 减少
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浅谈金沟河灌区总干渠渠道防渗防冻胀技术应用
ｆ 新疆维吾 尔自治区水利厅 金 沟河流域管理处， 新疆 沙湾 ８２ ｏ） ３ １ｏ
摘 要： 新疆属大陆性干旱气候 ， 气候寒冷， 衬砌砼渠道冻胀破坏严重， 渠道的设计施工建设 中， 在 渠道防渗 防冻胀技术的应用显得尤为重要， 针对金 沟河的特点及金沟河灌区总干渠渠道存在的问题， 在金沟河灌区总干渠渠道改建时， 通过渠道防渗防冻胀技术的应用， 高了渠道的防渗防冻胀能力， 提 成功 的解决 了渠道存在的问题。为以后改建工程防冻胀设计提供参考。
南 向西 北倾斜 ， 降在 １ ０ ～ １ ０ 海拔高程 坡 ／ ０ １２ ， ５ ０ 为 ４０ ６０ ２ ～０ ｍ。属大陆性干旱 气候 ， 多年平均气 温 ６９ ．℃。极端最低 气温一 ７Ｃ，最低月平均气 ３￣ 温一 ６５ 最大冻 土深度 １８ 多年 平均最大 １ ．℃， ．ｍ， 冻土 深度 １ ７ 。多年 平 均径流 量 ３ ８ ．ｍ ４ ． 亿 ， Ｏ 引水量 １ 亿 ｍ ， 区面积 ５ 万 亩。灌 区内从 ． ８ 灌 Ｏ 南 往北 ， 水层颗 粒 由粗变 细 ， 层 由一层结 含 岩 构过渡到 双层或多层 结构 ，透水性 由大变小 ， 潜水位 由深变浅 。 金 沟河 总 干 渠 建 于 １６ ９２年 ，由南到 北 ３ ． 公里 。设计 流量 １ ～ ５ 】 。 降 １ ７ １ ７４ Ｏ ４ ｍ／ 坡 ｓ ／ —／ ６ ４０ ０ ，流速 ２ ／～ ． ／，浆砌 石或 砼防渗 ， ｍｓ７８ ｓ ｍ 由 于地处西北 严寒地 区 ，每年冬 季土体 冻结 ， 在 第 二 年春 、 夏季全 部融 化 ， 壤为 一年 内冻融 土 交替一次 的季节性冻土 ， 这种 冻融循 环对混凝 土渠道产 生极 大的破坏 力 。因此 ， 总干渠渠 在 道改建 的设 计施工建设 中 ， 道 防渗 防冻胀技 渠 术 的应用显得尤为重要 。 ２存在的问题及原 因分 析 金 沟河总干渠运 行 ４ ０多年 ，工程存 在很
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理出场 ， 把质量 隐患 消灭在萌 芽状态。同时加 强制 度建设 ， 发《 下 工程 质量 管理规 定》 对材 ， 料、 工序 的检查 制定 了详 细 的规则 ， 发现 问题 除进行 返工外同时进行罚 款 ， 所罚 款项全部奖 励优 秀的施 工班组 ， 奖优 罚劣 ， 到 了显 著效 收 果。 ３ ． ． ３建立 、 ２ 完善质量保证体 系 建立 了项 目法人负责 、监 理单位 控制、 施 工单位保证 、政府部门 ｌ督 的质量保证体 系 ， 旌 同时 ， 了确保 工程质量 ， 每一项 工程 都制 为 对 定 了明确的质量 目标和质量 改进计划 ， 将具 并 体的 目标 任务落实到有关部 门和个人 ， 立健 建
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参 考 文 献 定期检查是每年放水前 、 停水后 由基层站 队协 同相关科室人员 ，对渠道工 程的渠顶 、 渠 【 马勇 ， １ 】 王秀 东， 雷正龙 ． 疆金 沟 河灌 区总 新 坡、 渠底 进行全面 检查 ， 重点检查 渠 道工程 的 干 渠渠道改建防冻胀设计ｆ］ Ｊ． 水利建设 与管理， 裂缝 、 冲刷 、 隆起 、 胀等变化损坏 情况 ， 及 ２０ （） ６ ５ ． 冻 并 ０ ４１： － ７ ５ ２ 】 茹先 古丽． 浅谈三 干 渠冻胀 破坏 的 时采 取措 施进行 维修 ，以确保渠 道 的正 常行 【 李宏健 ， 才。 （ 原 因【］ 疆水 利 ，０６６：４ Ｊ． 新 ２０ （） ． ５ ３ ． ． ３渠道的及时维修 ３ ［ 赵 东利 ． ３ 】 渠道防渗工程 冻胀破坏 原 因分析 与 冻胀现象往往一年 比一年严重 ， 不及 时治 抗 冻 胀 设 计 【］ Ｊ． 山西 建 筑 ，０ ３１） ６ — ６ ． ２０ （２： ２ ２ ４ ２ 理， 将导 致渠 道更 为严重 的破坏 ， 金沟 河 流域 【 何 训江 ， ４ ］ 孔令 来． 金沟 河灌 区改 建工程 浅谈 管理处 的维修遵 循“ 重伤不拖延 ， 轻伤 不放过 ， 实施方案选择 的几点体会 … ． 疆水利 ，０５ 新 ２０ 合理安排 、 逐步解决” 的原则进行。在 大型灌区 增 刊 ：６ １． １—８ 未续建配套 以前 ， 工程维修分为经 常性维修养 护和 大修 ， １ ８ 自 ９ 年至今 ， ９ 大型灌 区的渠道工 程逐年得 到了配套 。 渠道的维修侧重 于经 常性 维修养护 ， 主要是根据经常性检查 发现的冻胀 缺陷和问题 ， 进行 日常保养维护和局部 修补。 ４结论 新 疆 金 沟 河 灌 区 渠 道 自 １９ ９８年 改 造 以 来， 在渠道 防渗防冻 胀技术应 用 中， 贯彻 因地 制宜 ， 安全可 靠 ， 济合理 和实用美 观 的基本 经 原则 ，从渠道防渗及冻胀 破坏 的形式 出发 ， 认 真分 析渠段 防渗情 况 、冻胀 破坏 的原 因及过 程 ， 合灌 区渠道的 现状及运行 特点 ， 结 同一条 渠道 采用不 同的 防渗 防冻胀 技术 和不 同的渠 道断 面 ， 从消 弱或消 除冻胀 ， 抵御或 适应 冻胀 变形几个方面解决 冻胀 问题 。同时 ， 工程施 在 工期和运行期的管理上采取措施 ， 确保渠 道的 防渗 防冻胀技 术运用达到最佳效 果。从 ｌ Ｏ多 年的运行 情况来看 ， 渠道 防渗 、 防冻 胀效 果较 好， 运行维修方便 ， 说明 ， 渠道防渗 防冻胀 技术 在新疆 金沟河 灌 区总 干渠改建 中 的运用 是成