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混凝土预制板防渗渠冻害原因及防止措施

混凝土预制板防渗渠冻害原因及防止措施

为解决混凝土预制板防渗渠的冻害影响,近年来我们对伊犁河谷垦区农业团场防渗渠进行了全面的调查,查找冻害成因并制订了相应的防冻措施。
        一、冻害原因
        伊犁河谷垦区农业团场属寒冷地区,防渗渠渠底、渠帮的土方基础面与预制板之间有水而冻结。水的体积膨胀,造成渠底断裂,渠帮的预制板变形、断裂。春季冻土融化,预制板不能完全复位,预制板表面及四周板缝的微小孔中水分冻结、融化,冻融反复交替,造成预制板表面及四周剥蚀。
        造成冻胀的因素主要有三个方面,第一是土质:一般粘性土壤冻胀量最大,砂性土壤最小。粘性土壤粒径为0.05-0.1毫米的土冻胀较轻,以0.02-0.05毫米的土冻胀性最强。粒径再小的粘土,因土粒间隙小而透水性不良,冻胀性反而小。从渗透系数方面,10-3-10-6厘米/秒的土壤能够冻胀,大于或小于这一范围的土壤难以冻胀。第二是水分:土壤冻结过程中,土壤含水量、地下水位高低,以及有无外部水源补给与其冻胀程度有关。土壤中含水量大,地下水位接近冻胀面,水分转移条件充分,冻胀性较强;无水源补给,使土壤中孔隙水冻结,一般冻胀不大。第三是低温:一般负温总量(冬季日平均负温的总和)大,土层冻结深度就大。负温总量也就大。负温随时间变化不同,对冻深和冻胀发展过程的影响也不同。当气温缓慢下降,负温持续时间较长时,未冻结区水分不断向冻结区迁移积蓄,形成土层中冰夹层时,土层的冻结度就大,冻胀就严重。若气温骤降,冷却强度大,表层冻结面迅速向下发展,土层毛细管被冰晶体堵塞,水分来不及迁移,冻胀也就小。季节性冻土解冻后,使土粒间冰的粘聚力消失,造成土体结构破坏,对防渗渠造成破坏。
        二、冻害现状
        1.水泥勾缝开裂、脱落
        预制板防渗渠在使用中,雨水、雪水从渠堤渗入,预制板砂石垫层及土壤中积聚水分,冬季冻胀引起预制板鼓胀,、变形,造成预制板之间的勾缝开裂、脱落。
        2、渠帮板鼓胀、滑脱
        渠水从预制板勾缝损坏的缝隙中渗入到预制板后砂石垫层中,并将泥沙带入垫层,使垫层中泥沙沉积,泥沙中积存有一定的水分,冬季冻胀造成预制板鼓胀、滑脱。而渠道上口处的预制板与砂石垫层及土壤接合部位常有鼠、蚁打洞筑穴,雨水、雪水渗入,将导致预制板冻胀、冻裂。
        3.渠底混凝土板断裂
        由于渠底变形、凸凹不平,凹处存水,冬季结冰,冰压力与板后冻土压力形成剪力,混凝土板在受剪力作用下断裂损坏。同样,水进入渠底砂石垫层中也会引起渠底冻胀,产生断裂、变形、凸凹不平。
        4.闸室底板断裂、鼓胀,闸墩倾斜、断裂
        由于水渗透到闸室混凝土板下,将泥沙带入闸底板下的砂石垫层中,泥沙中含有一定的水分,冬季冻胀使闸底板断裂、鼓胀变形,闸墩倾斜、断裂,闸门启闭困难。
        5.混凝土板表面剥蚀
        由于冬灌或雨水、雪水致使入冬前混凝土板表面微小孔隙中含有一定水分,冬季结冰,春季昼融夜冻,冻融交替,导致混凝土板表面产生剥蚀。
        三、防冻措施
        1.渠床换填处理法
        对于易吸收水分、冻胀性强的土质,可以采用换填法处理渠床,如在预制板边坡及渠底处换填砂石料,换填深度约为冻结深度的2/3,砂石颗粒为0.5-5厘米。在冻深较厚的地区换填的垫层下应有畅通的排水设施,以更好地发挥抗冻效果。

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