淺談防滲渠道的凍害及防護(hù)

淺談防滲渠道的凍害及防護(hù)

1土料防滲渠道由于當(dāng)?shù)夭牧系倪x擇、成本低、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，中國仍在采用。但一般因其耐凍性較差、故在我國北方有凍害地區(qū),已逐漸為其他防滲材料所代替,采用者有漸減的趨勢。土料防滲渠道多采用梯形、弧形底梯形、或弧形坡腳梯形斷面。并采用分層壓實(shí)法鋪筑,其凍害性是:1.1防滲層的排水效果好。在纖維與渠道排水系統(tǒng)內(nèi),素土防滲渠道所采用的素土多為具有凍脹性的粘性土,且其本身為多孔結(jié)構(gòu),雖剛建成時(shí),防滲性較高,但在渠道輸水中,水滲入防滲層,使其含水量提高,水面以下甚至是飽和狀態(tài),如冬季停水較晚,在防滲層中的水分未降低的情況下,遇低溫而凍結(jié),防滲層就會因凍脹而鼓起。在翌年消融后,將發(fā)生表面剝蝕,甚至發(fā)生滑塌事故。1.2灰土、水土流失灰土的強(qiáng)度是靠在石灰的作用下早期的“氣硬性”及后期的“水硬性”而形成;水泥土的強(qiáng)度則是在水泥作用下的“水硬性”而形成。二者近似,故一并予以說明?；彝痢⑺嗤练罎B渠道在輸水中也會滲入一定的水分,其凍害的主要特征是表面的剝蝕。此種剝蝕與素土防滲層剝蝕不同的是不均等的剝蝕,甚至表面某些部位因土中石灰或水泥含量較高,不被剝蝕或緩后剝蝕而呈凸包存在。同時(shí),因此類防滲材料較素土具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,故消融后滑塌失穩(wěn)的情況較少。1.3砂料、青土、灰土三合土主要靠石灰起膠結(jié)作用而有一定的強(qiáng)度,同時(shí),因土中摻入了砂料、石料等,故與素土、灰土比較,其凍脹性有所降低,故在同樣條件下,雖有凍脹剝蝕的特征,但有所減輕。同時(shí),因土中有石料存在,故在剝蝕后防滲面層將會發(fā)生石子外露,不夠平整的問題。2易受凍脹變形能力的作用,容易形成引起難混凝土防滲渠道屬薄板式防滲護(hù)面,雖混凝土為剛性材料、抗壓強(qiáng)度較高,但其抗拉強(qiáng)度僅為抗壓強(qiáng)度的1/10左右,很低,且其極限拉伸值亦很小,因而在凍脹變形或凍脹力作用下,它無法適應(yīng)此類變形或抵抗此種凍脹力,故破壞嚴(yán)重?；炷练罎B渠道,以施工方法分有預(yù)制安砌法及現(xiàn)場澆筑法兩種,以普遍采用的防滲渠道的斷面形式分,有梯形、弧形底梯形,弧形坡腳梯形及“U”形四種。2.1最大斷面的構(gòu)成渠道之一—預(yù)制安砌法施工的混凝土防滲渠道。1)梯形斷面防滲渠道。此類防滲渠道,因預(yù)制板較小(一般多為50~100cm的方形板,厚為5~10cm),砌縫多,且多用砂漿砌筑和勾縫,為二期施工,同時(shí)砂漿與混凝土彈性模量不同,故不僅在施工中因質(zhì)量不好而留下填縫不實(shí)、砂漿與混凝土縫面粘結(jié)不牢等隱患,且會因砂漿與混凝土材料性能不同,在凍脹力作用下,其變形將不會同步,故實(shí)踐證明,此類防滲工程是防凍害能力最差的,從而是受凍害最嚴(yán)重的。在冬季負(fù)氣溫作用下,由于渠基土的不均勻凍脹,且由砌縫中滲入水結(jié)冰后,體積的增大等原因,使防滲層鼓脹和開裂.鼓脹高度小的為1~2cm,大的有5~10cm,嚴(yán)重的使預(yù)制板架空、錯位、互相穿插、迭疊而成為臺階形。2)弧形底梯形及弧形坡腳梯形斷面防滲渠道。這兩種防滲渠道斷面較梯形斷面的優(yōu)點(diǎn)是,除有利于水流,減少淤積、便于輸高含沙水流等外,在防治凍害方面,主要是較好的改變了梯形斷面時(shí)渠基土凍脹變形的不均勻性,從而在同樣條件下,其凍害較輕,裂縫數(shù)少,縫寬較小。在全國,尤其是在有凍害地區(qū)廣泛推廣。3)“U”形斷面防滲渠道?！癠”形斷面渠道較梯形斷面渠道除具有占地少、流速快、投資低等優(yōu)點(diǎn)外,由于它使渠基土凍脹變形比較均勻,同時(shí)渠底具有一定的反拱作用,可以抵抗一定的凍脹壓力,故在同樣條件下,其凍害程度較輕。因此,也是目前全國正在推廣的,優(yōu)良的小型防滲渠道的斷面形式。其施工方法有整體預(yù)制安砌(一般每段預(yù)制件長lm左右)及分塊預(yù)制安砌又(分兩塊及3塊兩種,兩塊是沿渠中心線分3塊是渠底l塊,2直立段各1塊)兩種。其中整體預(yù)制法施工時(shí),除因個別接頭處理不好,預(yù)制件質(zhì)量較差。造成渠基濕度增加有凍害外,一般較好。而分塊預(yù)制法施工的,則因邊坡較陡,加之砌縫增加,整體強(qiáng)度不高,同時(shí)防滲層頂部往往處理不好,外水進(jìn)入防滲層背后,在負(fù)氣溫作用下,因渠基土的凍脹及外水結(jié)冰后的楔入力作用等,多數(shù)造成渠坡預(yù)制板向渠中心傾覆,使渠道無法運(yùn)行。因此,分塊預(yù)制施工法除采用特殊措施外,今后不宜采用和推廣。2.2渠坡表面裂縫在一定范圍內(nèi)分布,其裂縫的部位主要分為3.1)梯形斷面防滲渠道。現(xiàn)澆法施工的混凝土防滲渠道,砌塊較大,接縫較少,故渠水滲入渠基較少,在相同凍害外因下,其凍害較輕,即防冶凍害的能力較預(yù)制法施工的高。此類防滲渠道凍害特征是,在渠基上的不均勻凍脹作用下,易產(chǎn)生縱橫向都有的,但多為縱向的不規(guī)劃的裂縫。南北走向的渠道,裂縫較少,縫寬較小,且兩個渠坡凍害程度亦差異不大;而東西走向的渠道,其陰坡裂縫數(shù)量多于陽坡,且陰坡的裂縫多呈連續(xù)性,有的長達(dá)數(shù)十米,甚至上百米,裂縫寬度大小不等,小的幾毫米,大的可達(dá)5~10cm。陽坡裂縫一般較細(xì),長度也不大。渠道陰陽坡縱向裂縫的位置一般多分布在從渠底算起的0.3~0.6倍防滲板斜長范圍內(nèi)。有的沿渠道陰坡防滲層裂縫的兩側(cè)分布著寬0.5~1.0m左右的裂縫破碎帶。當(dāng)防滲板因渠基土凍脹而隆起、裂縫,直至裂斷時(shí),多發(fā)生錯位,嚴(yán)重的錯位可達(dá)幾厘米或更大。2)弧形底梯形和弧形坡腳梯形防滲渠道。由于前述這兩種渠道斷面的優(yōu)點(diǎn),故其凍害同樣較梯形斷面為輕,裂縫少,且細(xì)小。3)“U”形防滲渠道。此類渠道,因?yàn)檎w性較好,強(qiáng)度較高,加之前述的反拱作用,凍害較小。但在渠基土的法向凍脹力作用下,“U”形渠會發(fā)生整體上抬的凍害現(xiàn)象。如不同渠段上抬量不同時(shí),將會發(fā)生裂縫、錯位等凍害。3駁岸防滲的渠道砌石防滲渠道從施工方法、石材種類及斷面形式等分類,有很多種,就普遍采用的漿砌石(料石及塊石)的矩形和梯形斷面的防滲渠道來討論凍害問題,砌石防滲層因厚度較混凝土防滲層大,因而在同樣條件,相當(dāng)于換填了一定厚度的凍脹性渠基,故凍脹量較小,防凍脹能力較大,其整體性較好,故適應(yīng)渠基不均勻凍脹變形的能力高于混凝土防滲渠道。3.1由于漿砌材料的長期和高強(qiáng)度，其凍傷主要表現(xiàn)在鎖銷裂縫中，以減少防滲透效果3.2凍脹裂縫發(fā)生大部位在輕微和中等凍脹條件下,首先在砌筑縫處發(fā)生不規(guī)則裂縫,從而使砌筑砂漿部分或全部的在水流帶動下脫落。在強(qiáng)凍脹條件下,在凍脹裂縫往往大范圍的連片發(fā)生后,并伴隨著出現(xiàn)局部鼓起、松動、錯位、滑塌等現(xiàn)象。同樣,裂縫的部位多在渠坡的中下部,且東西走向渠道陽坡的凍害輕于陰坡及渠底。4在低濕下的極限拉伸比混凝土更瀝青混凝土防滲渠道有熱鋪、冷鋪、現(xiàn)場澆筑和預(yù)制安砌等施工方法之分。我國多采用熱鋪現(xiàn)場澆筑法施工的梯形防滲渠道。瀝青混凝土國外雖把其納入剛性材料之列,但與混凝土相比,混凝土的極限拉伸值為1×10-4,而瀝青混凝土的極限拉伸值為9×10-4,后者為前者的9倍,故在低