对渠道冻胀破坏的产生的原因分析及如何处理
寒冷地区渠道防渗工程冻胀破坏及其防治措施分析
寒冷地区渠道防渗工程冻胀破坏及其防治措施分析沙㊀勇摘㊀要：文章分析了寒冷地区的渠道防渗工程，发生冻胀破坏具体原因，然后对此提出了在施工过程中对冷胀采取预防㊁对渠道防渗的工程当中出现的冻胀予以解决㊁对渠道防渗的过程进行科学的规划㊁对隔热保温层进行设置规划，这几点相应的解决对策，以供各位业界同仁参考和指导㊂关键词：渠道防渗工程；冻胀破坏；防治措施一㊁引言现阶段，我国的一些寒冷地区，渠道防渗的过程经常发生被破坏的现象，比如，现浇和预制混凝土的板衬砌㊁整体上抬㊁鼓胀与裂缝㊁突起架空㊁滑塌错位㊁浆砌石的衬砌㊁沥青混凝土的衬砌㊁塑料薄膜的衬砌等㊂因此，如何解决防渗工程的冻胀破坏，是当前渠道防渗工程的首要课题㊂二㊁破坏的特征（一）现浇和预制混凝土的板衬砌这种刚性的衬砌材料，薄板的厚度通常在５ ８ｃｍ，抗压的强度很高，但是在发生冻胀变形时，对抗拉强度的适应性低，进而容易出现破坏㊂１．整体上抬当基土均匀冻胀㊁渠道断面小㊁整体衬砌刚度大的时候，在基底法向的冻胀力㊁侧面切向的冻胀力作用之下，导致整体出现上抬㊂比如，Ｕ型混凝土渠道断面小㊁梯形渠道的渠坡太短，在上述这些情况下，就会比较容易出现整体的上抬现象，渠道衬砌在被整体的上抬之后，经过水流不间断的冲刷之下，就比较容易出现想塌陷㊁错位㊁淘刷等这些破坏的现象㊂２．鼓胀和裂缝裂缝是因为基土上不够均匀的水温，发生了不均匀冻胀的现象，衬砌体和基土二者之间，因为冻结力所产生的约束作用才形成的㊂冻胀的裂缝大体都会出现在，现浇的混凝土顺水流的方向上，冬季出现积水现象的时候，裂缝通常就会在一些水面的渠坡上产生㊂当预制的混凝土形成的切块，没有办法去适应温度的变化，进而出现收缩㊁变形的时候，在分缝的那些地方很可能就会发生开裂，在板与板之间很可能就会产生横纵向不一的各种裂缝㊂冻胀产生的变形一旦经过了逐年的累之后积，自然而然地就会一定出现砌体的鼓胀现象㊂３．突起和架空当冬季的渠道在行水的时候，在一些水面㊁冰盖上方的１ｍ－１．５ｍ的渠坡地带，混凝土的衬砌就会容易出现这种突起架空的现象，由板下地基㊁垫层冻所引起的，冰盖挤压力所产生的破坏还是次要的，只不过是让破坏的程度被不断地加剧而已㊂地下的水位高度中那些不同的渠段，在坡脚的一些范围之内或者渠的底部，经常性的就会有那种类似台阶状的隆起不断形成㊂４．滑塌产生的错位渠底的基土发生的冻胀现象比较严重的时候，坡脚处地带的那些混凝土的板就会发生鼓起的现象，接着慢慢地㊁逐渐地向上不断地延伸，所有的板之间就会出现那种错位㊁搭接的情况，经过水流不断的陶冲之后就会融化然后沉陷，上部融土中含有的水分，这时就会容易遭受地下伏冻土所造成的阻隔，基土和混凝土之间的相互摩擦力就会被不断地减少，进而混凝土板就会顺着坡到不断地下滑，然后就会都堆积到渠的底部，最后就导致衬砌全部都被破坏掉了㊂（二）浆砌石的衬砌浆砌石要比混凝土衬砌的厚度㊁整体性能好，冻胀比较小的时候还能出现整体的上抬㊂冻胀在破坏的形式上是和混凝土相类似的，诸如出现架空㊁局部发生隆起㊁不规则的裂缝等现象，浆砌石的衬砌之所以发生来了的现象，通常都是由于勾缝的砂浆在冻融的作用之下出现的㊂（三）沥青混凝土的衬砌沥青混凝土一般即使处在低温的条件下，依然还是会具有柔性的，对于冻胀在适应的能力上也很强㊂但是当被用到那些冻胀性很大的渠道当中时，也会由于变形太大㊁渠底冻胀的不均匀进而产生裂缝㊂沥青的混凝土发生裂缝主要是由于，施工的期间使用了不恰当方法所造成的，但是温度较低的情况之下，比较容易产生收缩裂缝，进而导致渠水入渗㊂另外在阳光中长期受到紫外线的照射，会出现老化的现象，进而让冻胀不均匀的适应能力被降低㊂（四）塑料薄膜的衬砌塑料薄膜的衬砌通常用，干砌石㊁混凝土的预制板㊁压实的土料等当作保护层㊂薄膜的作用是阻隔渗水，可以降低基土中的含水量，防止㊁减少冻胀不均匀㊂土料的保护层因为常年的冻融剥落进而变薄，渠道从梯形变成Ｖ型㊂其他刚性材料的保护层，在冻胀强的渠段，会发生上述的刚性衬砌破坏的情况㊂三㊁防治的措施（一）在施工过程当中对冷胀采取预防在正常情况之下，对渠道开展防渗工程的时候，在初期设计的阶段就应该，对渠道可能受到的霜冻破坏，进行非常充分的思考㊂相应的保护措施提前就应该设置好，比如制订出有效的防冻措施㊁引入防冻胀的破坏机理，避免发生冻胀进而过程造成不利的影响㊂相关的设计人员可以采取，通道顶升㊁地下通道㊁深埋隧道等，这些方法来进行分析，进而避免出现冻胀㊂（二）对渠道防渗的工程当中出现的冻胀予以解决施工人员在对渠道防渗的工程开始施工之前，可以采取一些方法，对那些不好的现象予以预防，比如对弧形底采取断开㊁破断㊁梯形等，进而确保施工能够顺利开展，让运河的防渗工程在实际运行的过程当中，避免出现霜冻㊁破坏的情况㊂通过这种事先预防的形式，在工程即使在寒冷的环境当中，耐腐蚀性依然能够保持较好的情况，让抗冻胀破坏的能力得到提升，进而让其在质量上得到保障㊂（三）对渠道防渗的过程进行科学的规划在工程的具体施工时，不仅仅要对安全㊁质量予以注意，还应该有一套科学的方案，用来做施工的可靠性支撑㊂因此相关的设计人员在施工的前期，就应该针对冻胀破坏，在可能产生的消极影响方面进行充分的考量，根据当地的地理环境因地制宜，尽量地去避免地下水区㊁沼泽等，那些对施工不利的地区㊂对海波㊁地质㊁环境等，这些方面进行考虑㊁分析，然后选择出区域环境相对优良的地点用来施工㊂（四）对隔热保温层进行设置规划在具体的施工过程当中，经常会见到的保温方式就是隔热保温㊂因此，在渠道防渗的工程当中，应该对隔热保温的材料，在其自身的作用上予以充分的利用，进而在整个施工过程当中，确保冻胀的情况不会出现㊂由此可以看出，在施工的过程当中，对隔热保温材料的使用，能够让冻胀破坏的现象得到消减，对冻胀土进行处理时换置的深度被大大减小㊂隔热保温的材料在通常情况下，会有以下特点：使用方便㊁质量轻㊁成本低等，在施工时对其进行使用，可以起到有利作用㊂因此隔热保温的设置，在渠道防渗工程的施工使用的比较普遍，也得到了大众的接受㊂四㊁结语综上所述，因为受到寒冷气候的影响，渠道的防渗工程会在一定的程度上发现破坏，进而导致渠道防渗工程，在防渗方面的作用受到影响，让渠道防渗工程实际的效益㊁利益被降低，维修管理的费用也会增加㊂文章分析了发生破坏的原因，并且对此给出了一些有针对性的建议㊂参考文献：［１］高英利．寒冷地区渠道防渗工程冻胀破坏及其防治措施［Ｊ］．水利建设与管理，２０１３，３３（３）：７５－７８．作者简介：沙勇，江苏山水国土资源开发工程有限公司㊂８２１。
浅谈渠道冻胀破坏的防御措施
浅谈渠道冻胀破坏的防御措施我国作为历史悠久的农业古国之一，沟渠灌溉在中华文明的发展史上占据着重要地位，而渠道冻胀是寒冷气候灌溉区时常发生的渠基土冻胀现象，并且已经成为灌溉建设的一项技术难题。
渠道冻胀破坏是指灌溉区域渠基土由于气温较低发生的体积膨胀顶托衬砌，使已经建好的渠道遭到严重损害，与此同时也会大大降低渠道的使用寿命，削弱渠道的节水效果。
本文将会探讨渠道冻胀破坏产生的原因和提出这些问题的解决措施。
标签：渠道；冻胀破坏；原因；防御措施渠基土发生冻胀现象通常具备以下三个方面的条件：一是灌溉渠道处在持续负温条件的寒冷气候区；二是土壤中自由水和毛细水的大量存在，与此同时会有充足的水分补给通道；三是该灌溉地区自身的土壤物理特征。
目前受冻胀发生破坏的渠道主要处于灌溉区，并且以灌溉区的中下游地区为主。
这是因为中下游地区地下水较浅、土壤沙粒较细并且土壤中水分充足等满足了冻胀破坏的基本条件，一旦发生持续低温现象，土壤中的水份受涨导致渠基土膨胀而最终发生渠道冻胀现象。
一、渠道冻胀破坏产生的原因1、地下水对渠道衬层的冻胀在冬季气温降至O℃以下时，由于渠床土中含水量不同和土壤冻胀量不同将会造成断裂面上各点的冻胀面分布很不均匀，是渠道衬层发生破坏的根本原因。
实验一再证明：边坡衬砌层所受的冻胀力是平行于该衬砌层的切向冻胀力，该力大小及正负与渠床土壤含水量沿渠道横断面高度的分布直接相关。
当含水量分布为下大上小时，边坡衬砌层会受到横向的压力；当含水量分布为下小上大时，边坡衬砌层将会受到横向的拉力；当含水量分布为上下均匀一致时，边坡衬砌层基本就不会受到压力。
与此同时，如果渠道边坡衬砌层和其下的冻层之间存在一定约束力的话，则有很大的可能性出现冻胀力；如果此约束力解除，渠道就不会受到冻胀力的影响。
在上文的第一种和第二种的渠道水分布状态下，坡底和渠脚的冻胀程度会大于渠坡上部，就会有如下特点：一是渠底衬砌板的冻胀破坏会受到边坡的压迫，冻胀破坏表现为中部大两端小的格局，这样就会导致渠道中心出现裂痕。
关于对渠道冻胀形成机理与防治措施的几点思考
关于对渠道冻胀形成机理与防治措施的几点思考摘要：渠道是灌区灌溉系统组成的基本单元，交口灌区地处季节性冻土地区，渠道先后出现不同程度地冻胀破坏，影响了水利工程正常运行和效益发挥。
本文通过对交口灌区渠道冻胀破坏因素进行客观分析，并就防冻胀措施进行初步探索，为渠道管理运行提供借鉴。
关键词：水利工程；渠道；冻胀；防治1、灌区渠道现状和存在问题灌区属暖温带半干旱季风区。
春季少雨多风，气候干燥，气温回升快；夏季高温炎热，常有伏旱和局部暴雨；秋季降温迅速，气候温凉，多连阴雨；冬季晴冷干燥，风多而雨雪稀少。
根据交口抽渭管理局试验站气象资料分析，灌区多年平均气温13.4℃，以7月份温度最高，平均气温26.66℃，1月份最低，平均气温-0.68℃；极端最高温度为42.2℃，极端最低温度-15.8℃。
冻土期为12月至翌年2月，最大冻土层深度24cm。
渠道在运行过程中由于冻胀造成预制板滑塌、衬砌断裂等现象，已影响到灌区农业灌溉。
近年来交口灌区通过续建配套节水改造项目对渠道工程进行了改造，有效地改善了渠道工程现状，但是部分渠段运行一段时间后遇到冻胀破坏，致使部分渠道衬砌体失去了防渗减糙作用，增大渠道输水损失，降低渠道输水能力和渠道水利用系数，已经影响到灌区农业生产和经济发展。
2、渠道冻胀破坏的因素分析通过对渠道冻胀破坏分析，主要表现为：衬砌鼓胀裂缝、隆起架空、整体上抬、板位错块、严重部位造成衬砌破碎或滑塌。
经过对渠道各种形式之间以及其它运行渠道的运行冻胀情况、容易产生冻胀部位进行对比分析：衬砌（刚性）面冻胀破坏，与衬砌面下基础的冻胀位移量大小及其不均匀程度、衬砌结构抵抗或适应基础冻胀变形的能力等因素有关。
2.1渠床基础冻胀的不均匀性。
基础产生超出衬砌结构所能适应的不均匀冻胀是造成衬砌发生冻胀破坏的最基本因素。
一是渠基水分条件沿渠坡分布不同，不同的渠坡高度，距地下水位的距离不同，造成渠基含水量一在冻结过程中的水分补给条件不同，衬砌结构的砌（伸缩）缝止水效果差或被破坏，发生渗漏，造成基础局部含水量的增大，因此在渠床基础冻结时即发生不均匀冻胀；二是基础土质的不同，不同的渠段或不同的渠坡高度，由于设计或施工原因，砂砾石换基厚度不同或砂砾石中含砾多少不同，使基础排水通透性存在差异，造成渠基不同部位含水量不等而发生不均匀冻胀；三是受日照与遮荫不同，渠道断面各部位，由于日照与遮荫条件不同，形成不同的冻深，引发不均匀冻胀。
渠道冻胀破坏的原因分析及防治措施
渠道冻胀破坏的原因分析及防治措施在渠道的使用过程中，由于受自然气温的影响，地基土每年都处于冻融两种状态而造成渠道的冻胀破坏简称冻害。
不断的改善渠道冻胀破坏问题，可以有效的加强施工的质量，因此本文主要针对渠道冻胀破坏形成的原因以及对其进行有效的防护措施进行探讨。
标签：渠道冻胀；破坏原因；防治措施1、前言伴随季节的变化，一进入冬季北方地区就进入了寒冷季节。
对于建筑物施工过程在冬季普遍出现的问题就是冻胀问题。
渠道冻胀主要是因为渠基土其受冻体积膨胀顶托衬砌而形成，迫使已经修建的渠道受到影响。
这种渠道冻胀破坏在一定程度上使其使用寿命大大的减少。
2、渠道冻胀破坏的原因2.1土质问题土质在含水量，冷却温度以及其它条件相同时，不同的土质中水分迁移量是不同的。
在粘土特别是极细碎的粘土中，仅有轻微的水分迁移和冰析出而在粉质粘土中可发生最强烈的迁移和冻胀性，因此这种土壤为最具冻害的冻胀性土。
砾石土壤一般认为不具冻胀，但当有更细的充填物时，在冻结时水分迁移反而更剧烈。
2.2水质问题土壤中的水分包括结合水和自由水，自由水又分为重力水和毛细水，产生冻胀的是自由水，而不是结合水。
土壤的含水量是研究冻土内在规律的重要指标，冻土中水分是最活跃的因素，它随深度的不同和季节的变化而不断的改变。
从物理学中可知，液态纯水在标准大气压下温度达到0℃时便会冻结成固态的冰，体积增大9%左右，密度减小8%。
土中的原驻水的含水量不大时，土中水结成冰体积增大，只是降低孔隙率；只有当含水量超过一定界限时，产生土体膨胀，土冻结才能引起地表隆起，这个含水量叫做起始冻胀含水量。
2.3温度问题介質温度愈低，土中水分相变成冰愈多，冻胀愈强。
此外，作用在冻土上的荷载，会减弱水分迁移和冻胀作用。
土体密度大于1.6t/m3时，也可使冻胀明显减弱。
渠道衬砌工程冻害规律一般呈现为，阴坡比阳坡严重，冻结历时长的年份比冻结历时短的年份严重，衬砌体薄而整体性差的冻害更严重，有地下水或外围水补给水分的渠道冻害最严重。
探析渠道冻胀破坏成因分析及对策措施
探析渠道冻胀破坏成因分析及对策措施摘要：本文是基于新疆地区防渗渠道的主要冻坏类型，并综合应用案例调查、数据分析以及实地调研方法来分析渠道冻胀破坏的类型和成因，在冻坏机理的基础上分析发现，混凝土防渗渠道的冻胀破坏的出现并不是偶然和单方面的，并进一步从渠道的实际建设和防冻角度来提出对应措施。
关键词：新疆地区；混凝土防渗渠道；冻胀破坏；处理措施引言混凝土板衬砌结构是新疆地区水利建设中最主要的一种建设结构，混凝土板衬砌结构优势突出，结构简单、防渗效果显著。
新疆地区是我国较为特殊的一个地区，具有独特的地区特征，冬季天气恶劣，温度异常低，在这种特殊的天气情况下混凝土防渗渠道极容易出现冻胀破坏。
随着经济的发展，新疆地区的水利建设在不断增加，防渗渠道的冻胀破坏形式更加不容乐观，采取积极有效的措施来保护防渗渠道是研究热点问题之一，如何采取有效的防渗渠道来也是建立混凝土渠道的核心点。
一、混凝土防渗渠道冻胀破坏的主要类型析常见的混凝土防渗渠道冻胀破坏类型主要分三种，具体是指防渗渠道混凝土板的冻融破坏、渠道内水体结冰对混凝土板的破坏、渠道基土冻融对混凝土板的破坏。
下面对这三种常见的混凝土防渗渠道冻胀破坏进行分析。
（一）混凝土防渗渠道混凝土板的冻融破坏防渗渠道一般采用的都是薄板结构，这种薄板结构的渠道壁的厚度一般，厚度范围在6—15cm，而防渗渠道的建筑材料的选择也较为普遍，一般是砂石水、水泥、外加剂等材料混合制成。
因而，在防渗渠道的实际建设和应用中很难避免水化作用，渠道管壁上容易出现中空，再加上水流冲击的作用，中空部位往往会出现积水情况。
新疆地区地理位置特殊，天气恶劣，异常寒冷会使得渠道管壁中空的部位因为结冰而出现膨胀，冰的密度大于水的密度，渠道管壁内部受到了挤压，这就改变了渠道原来的结构，挤压严重时，会导致管壁的直接破裂，出现渠道冻胀破坏，一次挤压可能不能造成渠道的破坏，但在多个冬季作用下，挤压破坏的威力积少成多，慢慢的对防渗渠道造成破坏。
渠道衬砌板冻胀破坏性裂缝处理技术
渠道衬砌板冻胀破坏性裂缝处理技术摘要：南水北调工程提高了水资源的利用率，对于缓解水资源紧缺发挥了重要作用，其中南水北调中线水源已经成为京津和沿线许多城市的主要水源。
但由于设计、施工、管理维护方面的因素,部分衬砌渠道出现裂缝、错位、滑塌和鼓起、翘起等各种冻胀破坏现象,使渠道糙率增加,未能达到预期的防渗效果，影响渠道正常输水。
为确保“工程安全、供水安全、水质安全”，结合中线工程常态化通水情况，本文将针对渠道衬砌冻胀破坏性裂缝处理技术展开相应分析，以供参考。
关键词：渠道；衬砌板冻胀破坏性；裂缝；处理；技术当长距离调水总干渠渠坡衬砌板在冻层保温和对渠坡冻胀变形的限制作用影响下,渠底衬砌板一般不发生冻胀破坏，但由于衬砌板自重和冻胀切应力的联合作用,渠坡与基土脱离,使衬砌板结构破坏，破坏主要发生在水面附近冻胀变形较大处。
1渠道衬砌板冻胀破坏机理与类型分析1.1冻胀破坏机理渠道衬砌板的冻害主要是由砌体下土体的冻胀引起的，土体冻胀具有多向性，当侧向相互平衡以后，就会形成垂直向上的现象。
对土颗粒位移的热效应及对流迁移理论分析而知，寒冷地区地表土层由于气温年周期波动产生反复冻结和融化，导致土体坡面再造。
这种再造现象突出表现在三个方面：一是由于水分迁移引起分凝冰层出现，导致土体冻胀：二是伴随水分迁移产生溶质迁移，引起土层中高浓度带出现，导致土层中融弱层的产生：三是内外应力作用下土颗粒位移，引起冷生剖面的变化，导致土体性质改变及部分不良物理地质现象出现。
冻害发生后冻结缘的厚度随冻结时间的变化而变化，在有结构联系体系内，根据水分迁移原理和冻土中冰水平衡原理，一方面在温度梯度引起的未冻水势梯度作用下，冻结体系中未冻水源不断地从高温端向低温端迁移。
另一方面冻结体系内不同位置处的温度，使该处具有与该温度相对应的未冻水含量，对于迁移未冻水到该处将以冰的形式出现，体积增大，当体积增大受到约束则产生膨胀力。
一旦剪应力大于材料抗剪强度，则产生剪切破坏，并在该处形成分凝冰层，这就是土体中分凝冰层和土体冻胀的形成机理[1]。
甘州区盈科干渠工程冻胀破坏的原因及防治措施
冻胀地段采用拆除 、 置换等措施 ， 而对轻微冻胀 、 一般冻 胀段采取在老渠上套建新渠 、 抬高渠底高程的措施 ， 渠底
“ 渠基换填措施” 的规定 ， 经计算工程冻胀量为 ９ ７ ｍ 超 ．ｃ ， ８ 过混凝土砌体的允许冻胀量指标 ，采用砂砾垫层料换填
措施 ， 换填厚度 ： 阳坡 ５ｃ ， ０ ｍ 渠底 ８ ｅ 阴坡 １５ｍ。 ０ｍ， １ｃ 换填 的砂砾垫层料选用质地坚硬、 新鲜 ， 没有风化剥落的天然
砂砾 石 ， 粒径 范 围为 ５ ６ｍ 粒 径小 于 ０１ ｍ 的颗粒 含 ￣０ ｍ， ． ｍ
级配最佳配合比作为施工混凝土配合 比，每立方米混凝
土 中 ：水 泥 用 量 ２ ６ ｇ５ ２ ｒ 石 ５０ ｇ２ ～ ０ ｍ 石 ４ ｋ ，～ ０ ｍ ａ ５ｋ ，０ ４ ｒ ａ
突击施工， 垫层 、 砌石均存在质量不合格 问题 。 ３ 灌水方式缺乏科学性 ． ２
一
１２ｋ ， ６ ４ｇ砂率 ２ ％）水 １５ｇ 水泥采用普通 硅 １５ ｇ砂 ５ｋ （ ８ ， ３ｋ； 酸盐水泥 。防渗层采用等厚板 ，渠底厚 ０１ｍ，渠坡 厚 ． ５
３５ 灌溉 回归水不能及时排出 ．
因 干 渠 渠 床 中地 层 岩性 颗 粒 细 小 ，砂 壤 土 、轻 壤
土 、 质壤土渗透 系数小 ， 粉 仅为 ０１ ０２ ／ ， 干渠南 ．～ ． 天 故 ｍ 岸耕地 回归水不 能及 时下渗至粗 颗粒地 层或排走 ， 在
临界值 ，且垫层石厚度在 ０２ ０３ ． ． ～ ｍ之间 ，远达不 到规 范 的要求 。故在灌溉水人渗和渠水 渗漏至垫层石后不 能及时排走 ， 导致垫层石饱和 ， 在气 温下降后产生冻胀
现浇混凝土渠道施工期冻胀原因及预防措施
2021.12科学技术创新现浇混凝土渠道施工期冻胀原因及预防措施贾清顺（河南省河川工程监理有限公司，河南郑州450016）作者简介：贾清顺（1964-），汉族，学历：专科，研究方向：项目管理、新技术应用、施工安全、绿色建筑、成本控制。
摘要：渠道混凝土施工的过程中需要重点加强防冻胀控制，这样才能保证整个工程的安全性能。
鉴于此，本文具体分析渠道混凝土出现中场破坏率原因并且以案例为基础，对其进行分析，而后阐述如何进行冻胀的预防和控制，以供参考。
关键词：渠道；混凝土；冻胀破坏；防冻措施中图分类号:TV52文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2021)12-0125-021工程案例某河灌渠，渠首位置在该河的中游，上游流域面积达到了2019平方公里，灌区的设计灌溉面积达到了7200平方公里，可以对6800平方公里的面积进行有效灌溉。
近期对该灌渠进行拓展和改建。
其中，混凝土现浇衬砌渠道长76.7km ，沿河新辟梯形明渠，渠底宽9.1~13.5m ，渠内坡1∶2.25，外坡1∶2.0，渠道纵坡1/18000，采用全断面现浇混凝土防渗衬砌。
本灌渠各部位置受到差异辐射量，其中在阴坡位置、阳坡位置、以及渠底部分的冻土层的深度也不相同。
其变形图如图1所示：注：虚线为冻胀变形后状态图1梯形砼衬砌渠道破博示意图2混凝土渠道衬砌结构发生冻胀破坏的判断准则判断混凝土渠道衬砌结构发生冻胀破坏的准则依据几点：第一，判断在混凝土衬砌的填缝处所承受的各方向的剪力作用是否超过所混凝土填充材料的剪力标准值范围；第二，是否产生一些过大且不可恢复的变形受力而致使渠道混凝土结构的冻胀破坏；第三，混凝土渠道衬砌板所受到的最大弯矩位置的拉应力是否超过所混凝土的拉应力标准值范围。
以上几点主要取决于基土冻胀量h 的大小。
3案例分析在施工过程中发现2号段和5号段区域出现了冻胀上浮的情况，主要是一些浇注成型的渠底混凝土板，并且出现了渠底衬砌板抬高，抬高的最高处甚至可以达到三厘米，一些混凝土板纵向缝错台的问题，个别区域的渠底衬砌板出现了隆起、裂缝等现象，并且产生了大量的纵向裂缝，宽度可以达到一毫米。
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对渠道冻胀破坏的产生的原因分析及如何处理阿布都沙拉木.阿布都热西提新疆水利厅头屯河流域管理处
摘要：本文通过对某案例进行大量的技术数据分析，指出了渠道冻胀破坏的原因，并采取了相应的防治措施，保障了灌区渠道运行的安全性，减少了水的渗漏损失，提高水的利用率。
关键词：渠道；冻胀；措施；
Onchannelfrostheavingdamagereasonsanalysisandhowtodealwith
AbudousaladwoodenwAbdouGecity
XinjiangDepartmentofwaterresourcesofToutunRiverRiverBasinManagementOf fice
Abstract:Basedonacaseofmassivetechnicaldataanalysis,pointedoutthechannel frostheavingdamagereason,andtakecorrespondingmeasures,protectthechann eloperationsafety,reducethewaterleakageloss,improvetheutilizationrateofwater .
Keywords:channel;frostheave;measures;
一、工程概况
某灌区始建于上世纪70年代初期，建成大中型泵站38座，小型泵站102座，装机容量63567kw。
总干渠1条，干渠5条，总长度178.85km。
设计流量12m3/s,加大流量14.40m3/s，总扬程529m，设计灌溉面积2.03万hm2。
灌区之间，气候干燥、降水少、蒸发量大、昼夜温差大、日照时间长、无霜期较短，属于典型的干旱、半干旱大陆性气候。
据气象站多年观测资料统计表明：灌区年平均气温8.8℃，年平均最高气温37.4℃，年平均最低气温-27.4℃。
年平均风速为1.2m/s，最大风速22m/s。
最大冻土深度1.1m，地表冻结期每年约5个月。
二、现状及破坏情况
1湿陷性黄土渠基是产生冻胀破坏的重要因素
灌区渠道位于湿陷性黄土高原区，该区黄土主要由颗粒组成，颜色呈棕黄、灰黄或褐黄，具有大孔隙和垂直节理特征。
渠基在一定渗水压力下产生湿陷而冻胀。
工程自1971年运行以来，因湿陷冻胀破坏设施引起的工程事故比较多，平均年直接经济损失为60万元。
渠道因冻胀造成的衬砌面的变形、裂缝乃至渠道滑坡，降低了防渗作用，严重影响了渠道运行的安全性、水的利用率及工程的效益。
2灌区渠道冻胀破坏的现状
1）总干渠冻胀破坏情况。
经过多年对总干57.2km渠道进行观测及试验发现，工程完好的为36.6km，有明显裂缝的为6.5km，渠道下部隆起的有7.6km，滑坡6.5km。
2）干渠冻胀破坏情况。
经过多年对灌区白塬、三场塬、关川三条干渠总长106.33km渠道进行观测发现，遭受破坏为76.77km，占渠道全长的72.2%。
三、灌区渠道冻胀的特点和规律
1不同的渠道断面形式冻胀变形的程度不同
对梯形断面渠道的冻胀数据分析发现：梯形渠道在两旁坡脚底以及坡面上部冻胀量比较小，而渠底的中位和坡面的下部冻胀量较大，坡面靠近坡脚处冻胀量最大。
一般在坡面底部第一层预制块被推移跌叠，造成与第二层预制块的灰缝脱落，被冻结的基土消融后从灰缝中流出。
渠底部分中间预制块隆起，混凝土的抗剪强度不足使灰缝部位推移错位。
因此，我们将渠道断面形式由梯形渠底改为弧形渠底，观测后弧形断面冻胀变形均匀，坡面变形程度为梯水利建设形渠的1/4，灰缝的变形是原来的1/5，渠底基本没有变形。
2不同的防渗衬砌形式冻胀破坏程度不同
1）.砂砾垫层厚度与冻胀数据分析。
在整个冻融期内混凝土块衬砌的混凝土面及基土的分层冻胀、融化变形、土壤水分、冻结深度、衬砌表面的温度等数据，分析研究表明：当垫层厚度为阳坡20cm～40cm、阴坡30cm～60cm之间，每增加15cm，冻胀就减少1cm。
当阳坡衬砌面垫层厚度为30cm～60cm、阴坡40cm～80cm,砂砾石垫层每增加15cm，冻胀减小0.5cm。
另外，混凝土块衬砌比现浇的渠道土壤中含水量高，冻胀量大，恢复较快。
2）.采用不同的防渗抗冻衬砌结构应用实例。
在灌区干渠段选择了2600m 渠道共有6种不同类型分8个断面进行比较，实践证明，深挖方地段砂砾垫层具有较好的防冻胀效果，但其抗渗性能比较差，不宜在高填方渠道使用。
而用砂砾垫层，再增设防渗材料，效果较好。
近年来，我们采用在深挖方地段采用砂砾垫层削减冻胀，再铺设塑料布或复合土工膜，用M10砂浆衬砌混凝土块的渠道，防渗和防冻效果显著；在高填方区采用了原土翻夯50cm，再铺设塑料布或复合土工膜，用2cm～4cm砂浆垫层衬砌混凝土块的渠道运行近4年，没有明显的冻胀变形。
四、原因分析
1冻融循环形成冻胀破坏
纯净水的冰点为0℃，而地基中水由于土壤含有盐等矿物质的影响水在-3℃冻结。
土壤冻结时体积约增大9%，因而会产生冻胀。
灌区每年冬灌结束在11
月下旬，一般平均气温在-5℃～-7℃之间，当渠道排空时，土壤中所含的大量水分自然地从高压区流向低压区。
所以，渠道基土中的水分逐渐向渠道内渗透。
但是由于温度低，混凝土表面结冰，形成了一个封闭层使土壤中的水分无法正常排出。
从而冰冻层每天以2.5cm～4.5cm的速度向土壤深层渗漏。
每年的1月份，冰冻层可达30cm～65cm。
2月份上旬，气温最低，冻胀层比较稳定，厚度约为78cm～110cm。
因为土壤在冻结时，水分向冻结面运动，在土壤中形成了含水量较低的区域相对冻胀量占总冻胀量的10%。
从2月中旬开始，气温开始回升，开始融化。
此时因冻胀混凝土受到拉力，当混凝土的抗拉能力小于冻胀力时，灰缝被拉裂脱落。
在冰融时，水分随裂缝向外渗透。
基土中下层还未解冻，不能吸收多余水分，导致大量水分集中在土壤深度为40cm之上的区域，这样基土在这个区域内抗剪强度很低，基土形成滑坡面。
在水、泥、混凝土块的自重作用下，从滑动面向下滑，导致混凝土衬砌面被破坏。
2渠道的冻胀破坏主要因素
从灌区渠道试验结果中分析得出渠基冻胀破坏与以下四种因素有关。
一是土壤颗粒的大小以及颗粒间级配。
灌区的土壤性质为粘土、亚粘土、沙土，均属于冻胀类型。
因颗粒大小不同，吸收水分的能力不同，吸水能力与冻胀能力成正比。
颗粒间级配与冻胀力成反比。
二是土壤的含水量。
土壤的含水量越高，冰冻体积就越大，冰冻的破坏力越强。
从观测结果中得出当土壤含水量大于12%～17%时，冻胀破坏尤为突出。
三是气温因素。
气温对冻胀的影响也很大，由于冬灌结束时气温很低，土壤中的水分不能及时下渗，全部冻结成冰。
四是基土所受的负荷。
基土所受的负荷越大，向外排水的能力就越大，冻胀破坏也就明显。
五、防治措施
1采用现浇混凝土防渗抗冻渠道现浇混凝土渠道自重大、刚度强、结构性能好、抗渗能力强，从而降低基土的含水量，有效地防止了冻胀的破坏。
但是容易在应力集中的部位产生裂缝、维修难度大、维修养护费用高。
这种方式适用于高填方、地基稳定地段。
2采用浆砌石防渗抗冻渠道灌区的冻胀破坏区主要集中在表层下40cm的范围，而砌石厚度一般在30cm～40cm。
这种防渗抗冻衬砌方式具有工程整体性较好、抗冻能力强的特点。
在工程运行中使用寿命较长。
3采用弧形渠道断面结构形式梯形段面的渠道由于存在折角而受力不均匀，易在渠道中部、坡脚30cm处发生冻胀，渠道底部隆起。
采用弧形断面的渠道，由于拱形的作用可以有效地防治冻胀，而且弧形渠道的受力比较均匀，过水断面水力条件好，适应黄土地区灌区渠道改造。
4选用适当的防渗抗冻措施
1）渠道基础夯实防渗抗冻。
基土翻夯50cm处理，使夯实土方干容重1.5t/m3以上，有效地增强基土的粘聚力，降低持水度，上铺防渗膜，提高抗渗性，减少基土的含水量。
2）防渗抗冻材料的特点。
油毡或者玻璃丝布具有良好的防渗效果，但是幅宽太小，施工不方便，容易老化；聚乙烯薄膜使用方便，防渗效果好，使用寿命长，但是表面光滑，糙率小，衬砌不方便；复合土工膜使用方便，防渗效果佳，是防渗抗冻的最佳选择材料。
3）选用适当的防渗衬砌技术措施。
近年来，随着科学技术的发展，我们逐步改变了渠道防渗抗冻技术措施，主要采用渠道断面结构形式由梯形改为弧形断面，复合土工膜作为防渗体，M10砂浆衬砌混凝土块，取得了良好的防渗抗冻效果。
4）换基处理。
在深挖方地段和回归水较多的地段，应在复合土工膜下用厚度30cm砂砾石做换基处理，增强材料抗冻性。
5加强工程管理，减少渠道冻胀破坏在渠道工程建设管理中，要保证工程质量，确保防渗层的整体性。
混凝土块之间的勾缝要密实，沥青砂浆伸缩缝处理达到设计要求。
在渠道工程运行期间要勤检查，发现有裂缝或者空洞要及时修复，采取相应的技术措施进行处理。
在灌溉管理中，冬季灌溉期间，合理调度，提早结束冬灌，有效避免冻胀破坏。