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试谈渠道防渗工程防治冻害措施

收藏本文 2024-02-12 点赞:5782 浏览:20064 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘 要:防渗工程是否产生冻胀破坏,其破坏程度如何,取决于土冻结时水分迁移和冻胀作用。而这些作用又和当是时当地的土质、土的含水量、负温度及工程结构等因素有关。若采取措施消除或改善其中一个因素,就有可能防止防渗工程的冻胀破坏。但是,渠道防渗工程多处于粘、粉质土壤上,渠水易与补给基土,衬砌体重量轻,抗冻胀能力弱,某些渠段无法避开自然和人为的不利条件,易与遭受冻害。实践证明,防治衬砌工程的冻害,要针对产生冻胀的因素,根据工程具体条件采取综合措施。即从渠系规划布置、渠床处理、排水、保温、衬砌的结构型式、材料、施工质量、管理维修等方面着手,全面考虑,采用适宜的防冻害措施。
关键词:渠道工程;防止;冻害措施
现将实践中一些较为有效的冻害防治策略介绍如下。

1.回避冻胀

回避冻胀是在渠道衬砌工程的规划设计中,注意避开出现较大冻胀量的自然条件;或者在冻胀性土区,注意避开冻胀对渠道衬砌工程的作用。例如,采用埋入、置槽和架空渠槽等措施。
1.1 尽可能避开粘土、粉质土壤、松软土层、淤土地带、沼泽和高地下水位的地段,选择透水性较强的不易产生冻胀的地段,或地下水位埋藏较深的地段。将渠厎冻结层制约在地下毛管水补给高度以上。

1.2 尽可能采用填方渠道。

1.3 尽量使渠线走在地形较高的脊梁地带,避开渠道两侧有地面水(降水或灌排水)入渠。
1.4 在有坡面旁渗水和地面回归水入渠的渠段,尽量做到渠路、沟相结合,或者专设排水设施。
1.5 沿渠道外两侧应规划布置林带,最好是多种柳树,因柳树根须发达,密集伸向水源,可以改善渠床土基,有利于防冻害。总之,在渠系规划设计中,要尽可能地制约渠道衬砌工程基土的水、土条件,以避开和减少衬砌工程的冻害。

1.6 埋入措施

将渠道构造作成管或涵埋设在冻结深度以下的措施,即采用暗渠(管)输水。可以免受冻胀力、热作用力等的作用,是一种可靠地防冻胀措施。它基本上占地,易于适应地形条件,配水制约严密,水量损失最小,管理养护方便。特别适用于地形起伏、基不规则的地区,以及实行精耕细作的地区。但多受水头及造价方面的限制。一般当流量大、坡度又缓时不经济。

1.7置槽措施

置槽这种工程措施不使侧壁与土接触以回避冻胀,常被用于中小型填方渠道上,是一种价廉的防治措施。

1.8 架空渠槽

用桩、墩等构筑物支撑渠槽,使其与基土脱离,避开冻胀性基土对渠槽的直接破坏作用。但必须保证桩、墩等不被冻拨。此法形似渡槽,占地少,易于适应各种地形条件,不受水头和流量大小的限制,管理养护方便,但造价较高。

2.削减冻胀

当估算渠道最大冻胀变形值较大,具渠床在冻胀融沉的反复作用下,可能产生冻胀累积或后遗性变形情况时,可采用适宜的削减冻胀的措施,将渠床基土的最大冻胀量削减到衬砌结构充许变位范围内。
2.1 置换法是在冻结深度内将衬砌板下的冻胀性土换成非冻胀性材料(纯净的砂砾、砂卵石、及中、粗砂)的一种策略。通常又称铺设砂砾石垫层。砂砾石垫层不仅本身无冻胀,而且能排除渗水和阻止下卧层水分向表层冻胀区迁移。所以砂砾石垫层能有效地减少冻胀,防止冻害现象的发生。为完成消除冻胀影响,可将冻结深度全部置换,但用砂砾置换石置换后,冻结圣诞会比原地基扩大(因砂砾石的导热系数比一般土大),若置换到冻不到的深度,工程量必定增加很多,因此,当冻结深度较大时,应根据冻胀强度沿冻深的分布状况(如上大下小或上大下无,上小下大或上无下大,上下两端小,中部偏大或上下均匀)和衬砌结构的允许变位值,计算渠床各部位的置换深度,确定置换断面。

2.2 隔热保温

将隔热保温材料(如炉渣、石腊渣、沥青、泡沫水泥、蛭石粉、玻璃纤维、聚苯乙烯泡沫板等)布设在衬砌体背后及地表面,以减轻或消除寒冷因素,并可减少置换深度,隔断下层土的水分衬给,从而减轻或消除渠床的冻深和冻胀。
对冬季行水的渠道,水位按等流量制约时,在设计最小水位以下,可按水保温考虑,在水面以上采用隔热材料(聚苯乙烯泡沫板)保温,以达到防冻胀的目的。
隔热保温层的厚度,可根据基土土质、含水、设计冻深或冻结指数,通过热工计算加以确定。对中小型渠道,聚苯乙烯泡沫板的厚度可按设计置换深度的1/10~1/15取用。冻胀量大的部位取大值,冻胀量小于允许变形值的部位可不设泡沫板。
作为永久性的隔热材料,要求具有耐久性、小的吸水性及不易变质等特性。当隔热材料承受荷载作用时,还要求隔热材料不产生大的变形并具有足够的抗压强度。

2.3 化学处理

利用化学材料注入或埋入渠床基土中,使土中水的冰点降低,或者增强土的憎水性,使冻胀时 不会发生(或很少发生)水分迁移现象,从而大大减轻或消除冻胀。
向渠床基土中加入可溶盐类物质,如食盐、氯化钙、氯化镁、食盐加氯化钙等,匀能降低土中水的冰点,时土在一定的气候条件下,处于不冻结状态。因此,土体就不会或很少发生冻胀。

2.4 压实

压实法可时土的干密度增加,孔隙率降低,透水性减弱。密度较高的压实土冻结时,具有阻碍水分迁移、聚集,从而削减甚至消除冻胀的能力,据此,可以通过渠床的压实处理,来达到防止冻害的目的。
压实处理法,有渠床原状土压实和翻松土压实两种。前者所能达到的深度较浅,一般在0.3m以内,不宜在严寒地区应用。后者可分层回镇,逐层压实,可达较大压实厚度。
压实处理的渠床,应先清除淤泥杂草,然后再行碾压。翻松土压实。还需视土料含水情况,进行扒松凉干或酒水补充,使其接近最优含水量,每次碾压的厚度根据碾压机械的压实功能和土料性质确定,一般不宜过厚。每层需酒水并扒毛表面,以利上下层土层结合,分段接头处,应削成缓坡结合,并交错夯实。为确保工程质量,应随时抽碾压土样,现场测定干密度。

2.5 防渗

当土中的含水量大于起开始冻胀含水量,才明显地区现冻胀现象,因此,防止渠水和渠堤上的地表水入渗、隔断水分对冻层的补给,以及排除地下水,是防止地基土冻胀的根本措施。
(1)防止渠水渗漏。这不仅是防冻害的措施,而且是进行渠道补砌的主要目的。保证施工质量,达到设计标准的关键是防止补砌体的伸缩缝或结构缝漏水。
(2)为防止渠堤上的地面径流入渗,需作好沿渠的防洪、排水工程(如截、排水沟,纳水口等),另外,渠坡补砌体顶部应做好封顶,以防来水浸入板后。对与必须建筑在渠堤上的小渠道,要采取严格的防渗措施,以免堤上渠水渗入堤内。
(3)隔断水分对冻结层的补给。采用塑料渠道防渗工程的防治冻害措施相关论文由www.udooo.com收集薄膜、油毡、人造橡胶膜等膜料,设置隔水层,隔断渠道渗水、大气降水和地下水等对冻结层的补给,使渠基土的显度低于起开始冻胀含水量,从而削除冻胀。一般是设置深浅两层封闭层隔膜,中填当地夯实土,填土厚度应等于设计冻深,上层隔膜与补砌体之间应设置过渡层。
(4)排除地下水,降低地下水为,载断地下水对冻结层的补给。应根据渠道所处的地形和水地质条件,按不同情况,具体对待,以达到排泄畅通、地基疏干、冻结层无水源补给的目的。排水系统的布置形式应按第三章所述设计。

3.优化结构

所谓结构法,就是在设计渠道断面和补砌接时采用合理的形式和尺寸,使其具有削减、适应或回避冻胀的能力。各地通过多年科学实验和产生实践,提出了一些适合当地条件的防渗、防冻胀断面和结构形式。结构形式除混凝土防渗和膜料防渗中所介绍的外,还有在干砌卵石层下设置粘土混凝土防渗层、浆砌石弧形渠低、混凝土板砌渠坡等综合形式。也有的矩形渠,底为反拱砌石,两侧为预制空箱内填砂砾石的挡墙形式。

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