淺論混凝土渠道防滲凍害產(chǎn)生的原因分析和防治維修

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論文關鍵詞：混凝土渠道防滲凍害原因分析防治維修

  論文摘要：新疆兵團農(nóng)三師前進、小海子灌區(qū)幾年以來，在新疆塔里木河流域綜合治理和大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目中實施的前進水庫放水渠，小海子中干渠，英爾曼支干渠，48團、50團、53團干渠混凝土防滲工程設計施工中，普遍采用換填戈壁、風積砂墊層，增加苯板保溫層等技術保證措施，混凝土防滲渠道運行情況基本良好，達到了防止混凝土防滲渠道因為凍脹而遭受破壞的目的。       0引言   混凝土渠道防滲具有一次性投資比較大，防滲效果好，運行安全的特點。是目前新疆兵團農(nóng)三師前進、小海子灌區(qū)普遍采用的一種渠道防滲技術措施，在塔里木河流域綜合治理和大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目的實施中起到了節(jié)約用水、提高水資源利用率、改善自然環(huán)境的作用。1混凝土渠道防滲凍害的原因分析   混凝土是由砂、石、水、水泥等材料組成的，這些材料具有一定的吸水性，又長期處在水的環(huán)境中，這些水分在負溫條件下，體積會發(fā)生膨脹，經(jīng)過多個凍脹，融化循環(huán)和應力的反復作用，最終導致混凝土的凍融破壞。混凝土（預制混凝土板），屬于剛性材料，具有較高的抗壓強度，但抗拉強度較低，適應拉伸變形或不均勻變形的能力較差。在凍脹力或熱應力的作用下，容易破壞，其破壞形式歸納如下。①鼓脹及裂縫。在冬季，混凝土板與渠床基土凍結成一個整體，承受著凍結力、凍脹力，以及混凝土板本身收縮產(chǎn)生的拉應力等，當這些應力值大于混凝土板在低溫下的極限應力時，板體就發(fā)生破壞。②架空隆起。在地下水位較高的渠段，渠床基土距地下水近，凍脹量大，而渠頂凍脹小，造成混凝土襯砌板大幅度隆起、架空。這種現(xiàn)象，一般出現(xiàn)在坡腳或水面以上0.5米坡長處和渠底中部。③滑塌。渠道襯砌的凍融滑塌有兩種形式：其一由于凍脹引起混凝土板隆起架空，使得坡腳支承受到破壞，混凝土板墊層失去穩(wěn)定平衡，因而基土融化時，上部混凝土板塊順坡向下滑移、錯位、互相穿插、迭疊。其二渠坡基土融化期的大面積滑坡，使渠坡滑塌，導致坡腳混凝土板被推開，上部混凝土板塌落下滑。2混凝土渠道防滲防治凍害的措施   混凝土渠道防滲是否產(chǎn)生凍脹破壞，其破壞程度如何，取決于基土凍結時水分遷移和凍脹作用。而這些作用又和當時當?shù)氐耐临|(zhì)、土的含水量、負溫度及工程結構等因素有關。若采取措施消除或改善其中一個因素，就有可能防止混凝土的凍脹破壞。但是，混凝土渠道防滲多處于粘質(zhì)土壤上，渠水易于補給基土，混凝土板體重量輕，抗凍脹能力弱，某些渠段無法避免自然和人為的不利條件，易于遭受凍害。實際上，采取單一措施達到不凍脹的目的，是難以做到的。實踐證明，防治混凝土渠道的凍害，要針對產(chǎn)生凍脹的因素，根據(jù)工程具體條件采取綜合措施。從渠系規(guī)劃布置、基土處理、排水、保溫、襯砌的結構形式、材料、施工質(zhì)量、管理維修等方面著手，全面考慮，采用適宜的防凍害措施?，F(xiàn)將實踐中一些較為有效的凍害防治方法介紹如下。   2.1避免凍脹避免凍脹是在混凝土渠道防滲工程的規(guī)劃設計中，注意避開出現(xiàn)較大凍脹量的自然條件，或者在凍脹性土區(qū)，注意避開凍脹對渠道混凝土的作用。①盡可能避開粘質(zhì)土壤、松軟土層、淤泥沼澤和高地下水位的地段，選擇透水性較強的不易產(chǎn)生凍脹的地段，或地下水位埋藏較深的地段。將混凝土渠底凍結層控制在地下毛管水補給高度以上。②盡可能采用填方渠道。③選擇渠線在地形較高的脊梁地帶。④有滲水和地面回歸水入渠的渠段，盡量有排水設施。⑤規(guī)劃布置林帶，多種柳樹，因柳樹根須發(fā)達，可以改善渠床基土環(huán)境，有利于防凍害。2.2削減凍脹渠床基土在凍脹消融的反復作用下，產(chǎn)生凍脹累積或變形情況時，可采用適宜的削減凍脹的措施，將基土的最大凍脹量削減到混凝土結構允許變位范圍內(nèi)。①換填法。在凍結深度內(nèi)將混凝土板下的凍脹性土換成非凍脹性材料如戈壁石、風積砂的一種方法。戈壁石、風積砂墊層本身不會產(chǎn)生凍脹，而且能排除滲水和阻止下層水分向表層凍結區(qū)遷移。所以換填墊層能有效地減少凍脹，防止凍害現(xiàn)象的發(fā)生。換填的戈壁石、風積砂墊層，粘土雜質(zhì)含量一般不宜于大于5%，特別是換填層有飽水條件凍結時，必須保證凍結期換填層有排水出路。若混凝土板縫滲漏水或傍滲水的含泥量足以能污染換填層時，應在換填層外圍設置一層土工薄保護。②隔熱保溫。將隔熱保溫材料布設在混凝土板襯砌體背后，減輕或消除寒冷，并可減少換填墊層深度，隔斷下層土的水分補給，從而減輕或消除渠床的凍深和凍脹。隨著化學工業(yè)的發(fā)展，苯板等新型保溫材料的開發(fā)，目前在采用新疆兵團混凝土渠道防滲工程中普遍采用，對削減凍深和凍脹的效果良好。這種保溫材料具有自重輕，強度高，吸水性低，隔熱性好，運輸和施工方便等優(yōu)點。③壓實法?？墒够恋母擅芏仍黾?，孔隙率降低，透水性減弱。密度較高的壓實土凍結時，具有阻礙水分遷移、聚集，從而削減甚至消除凍脹的能力。3混凝土防滲渠道的修理   3.1現(xiàn)澆混土防滲渠道的裂縫修補當混凝土防滲渠道發(fā)生裂縫后，只要混凝土表面大致平整，無較大錯位時，如縫寬小，可用過氯乙烯膠液涂料粘貼玻璃絲布的方法，進行修補。較大的渠道裂縫，可用填塞的方法修補。①清除縫內(nèi)、縫壁及縫口兩邊的泥土、雜物，使清潔、干燥。②將煤焦油瀝青或塑料膠泥填入縫內(nèi)，填壓密實，使表面平整光滑。   3.2預制混凝土板防滲渠道砌筑縫的修補預制混凝土板的砌筑縫，多是水泥砂漿縫，容易出現(xiàn)開裂、掉塊等病害，如不及時修補，不僅加大滲漏損失，而且將逐漸加重病害，造成更大的損失。修補方法是：鑿除縫內(nèi)水泥砂漿塊，將縫壁、縫口沖洗干凈，用與混凝土板同標號的水泥砂漿填塞，搗實抹平后，保濕養(yǎng)護不得少于14天。   3.3混凝土防滲板表層損壞的修理混凝土防滲板表層損壞，如剝蝕、孔洞等，可采用水泥漿修補。首先必須全部除掉已損壞的混凝土，并對修補部位進行鑿毛處理，沖洗干凈，然后在工作面保持濕潤狀態(tài)的情況下，先將砂漿用木抹子抹在修補的部位，反復壓平，再用鐵抹子抹光后，保濕養(yǎng)護不少于14天。當修補部位深度較大時，可在水泥砂漿中摻適量小石子，以減少砂漿干縮和增強砂漿強度。   3.4混凝土防滲層的修補混凝土防滲層損壞嚴重，如破碎、錯位、滑動坍等，應拆除損壞部位，處更好土基土，重新填筑。填筑時要特別注意將新舊混凝土的接合面處理好。接合面鑿毛沖洗后，需涂一層厚1mm的水泥凈漿，才能開始填筑混凝土。填筑好的混凝土，要注意保濕養(yǎng)護。翻修中拆除的混凝土要盡量利用。如現(xiàn)澆板能用的部分，可以不拆除。預制板能用的，盡量重新使用。破碎了的混凝土，能用的石子，也可作混凝土骨料。   3.5防滲渠道運行中的搶修渠道在運行過程中，出現(xiàn)局部決口、滑坡等情況時，應緊急停水或降低水位，同時用戈壁石子或土工編織袋裝砂土堵塞等臨時處理。待行水結束后，再進行正規(guī)修理。4結束語   新疆兵團農(nóng)三師前進、小海子灌區(qū)幾年以來，在新疆塔里木河流域綜合治理和大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目中實施的前進水庫放水渠，小海子中干渠，英爾曼支干渠，48團、50團、53團干渠混凝土防滲工程設計施工中，普遍采用換填戈壁、風積砂墊層，增加苯板保溫層等技術保證措施，混凝土防滲渠道運行情況基本良好，達到了防止混凝土防滲渠道因為凍脹而遭受破壞的目的。起到了節(jié)約用水、提高水資源利用率、防滲效果顯著、改善自然環(huán)境的作用。