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【摘 要】 灌溉渠道的防渗防冻胀，能够起到有效降低渠道输水损失的情况，提升渠道水的有效利用系数，不但能节约水资源，还能改善灌溉条件。本文针对衬砌防渗渠道防冻胀技术的要点进行简要探讨。
【关键词】 渠道防渗;防冻胀;技术要点
水是农田生产必不可少的主要生产因素，节省农田用水是农业节水的重要手段之一，渠道的防渗抗冻胀是在严寒地区减少渠道输水损失、提高水的利用率的重要技术。渠道防渗衬砌工程冻害主要指的是在冬季时期，当温度下降到0℃之下，由于低温作用所导致渠道衬砌工程损害。为保障渠道的安全使用，提高衬砌防渗渠道防冻胀技术水平，需认真进行要点分析。
一、主要的衬砌防渗渠道冻害类型
1.渠道防渗材料出现冻融破坏问题
因为该种材料中存在有较多水份，若是长期存在于负温度的环境情况下时，则会导致材料中的水份发生冻结形成冰，造成渠道防渗材料体积膨胀，由于膨胀应力问题，当所产生的应力相较于材料强度比较大的时候，则会使材料出现裂缝情况，增大其吸水性能，当到达第二个负温周期的时候，则会加剧渠道防渗材料的结冰膨胀破坏效果，造成冻结以及融化、应力的恶性循环，最终的结果就是造成不良拌制的混凝土出现冻酥情况，其结构也必然会被破坏掉。
2.衬砌防渗渠道中的水份出现结冰情况
在负温时期，实施渠道通水措施的时候，其中的水体发生冻结。逐渐变厚的冰层结构会导致渠道边坡衬砌体结构形成一定的冰压力，使得衬砌体结构被破坏，又或者是由于冰推力的作用，将砌块向坡上推进，导致砌体发生较大的破坏性形变。
3.衬砌防渗渠道基土结构发生冻融现象
基土冻胀是造成衬砌防渗渠道遭遇破坏的主要原因，土壤水分以及地温、冻深等等相关因素与基土冻胀量的实际大小有着必然联系。基于相关的渠道衬砌条件，因为衬砌层对土体进行约束的时候所形成的冻胀变形会催生一定的冻胀力，当冻土跟衬砌层有机地黏结在一起的时候，会导致切向冻胀力的形成。由于太阳辐射情况的不同，导致衬砌防渗渠道断面各个部位温度存在一定差异，使得冻胀量跟土壤冻深有着异同，相较于太阳坡来说，渠底跟阴坡的实际冻胀量比较大些，因为渠床发生渗透以及地下水上升导致毛管水补给，使得渠床上方位置的土壤实际含水量明显比渠床下部位置，增加下方土壤的冻胀量，若是衬砌防渗材料的抗拉抗减应力相较于东张力来说较小的时候，则会形成一定的冻胀破坏现象。
二、防冻胀技术要点具体包括的方面：
1.合理地进行衬砌结构与断面形式的有效选择包括
（1）U型衬砌
该种结构形式有着占地小以及良好的水力性能、较强防冻胀能力、优良适应性等优势特征，在针对季节性冻土区域的渠道实施防渗衬砌处理的时候首要选择的措施形式。一般来说，U形渠道在小型渠道中较为适用，譬如说流量<1.5m3/s与半径未超过1.2m的农、斗渠道。经过试验之后可以知道，U形渠道现浇结构所具备的防冻胀性能相较于预制安装来说，有着较大优势。在冻胀能力较强大的地区范围中，在基土水平冻胀能力作用之下，U形渠道上方位置的侧墙会形成比较大的变形情况，容易在弧线跟直线段的交界处催生一定的裂缝集中区，使得相应结构受到一定破坏。
（2）弧底梯形复合衬砌
這种结构形式在流量是1.0～2.5m3/s的支、斗渠道衬砌中有着较为广泛的应用，其具备有很强的冻胀适应性能，优先推荐。相较于梯形断面来说，弧底梯形复合衬砌断面的实际冻胀量分布比较均匀一些，其可以承受的冻胀变形最大允许值为梯形断面的1.6～2.6倍左右该种结构形式的断面位于直线相切于弧底的位置，容易形成较大的冻胀变形，使得直线边坡出现坍塌，受到严重破坏。
（3）平底弧角梯形衬砌
在我国范围内，很多大型的干渠建设中，该种结构形式的应用甚为广泛，所形成的冻胀变形情况比较均匀，在局部持有U形衬砌结构形式特征，有着较强的适应冻胀的能力，在大型衬砌防渗渠道建设以及季节性冻土区域中推荐使用。
2.膜料复合衬砌
因为自身的裂缝情况与伸缩缝的漏水情况，混凝土衬砌的渠道水会补给基结构，使得基土含水量大大增加，形成一定的冻胀破坏，就浆砌石防渗衬砌来说，其在进行施工的时候存在较大难度，不能够将砂浆完全做实，所具备的防渗性能也很低，易导致渠道水补给基土情况的出现。在我国北方，当停止冬季灌溉以后，临近冻结期，因为渗透补给以及较高的地下水位，使得未能及时将土壤水份排出，加剧冻胀，催生冻胀破坏。不管是运用浆砌石衬砌还是应用混凝土衬砌，都需要跟膜料复合全断面实施衬砌，尽可能实现渠道水针对基土补给的有效减小，起到预防冻胀的作用。
3.有效运用保温隔热措施
在渠道防渗衬砌建设中，聚苯乙烯可谓是成效最好的保温型材料，尤其是在我国北方的季节冻土区域范围中的衬砌防渗渠道防冻胀处理中可展开广泛推广运用。在实施换填沙砾石以及混凝土板、聚苯乙烯泡沫塑料板的复合衬砌的时候，有助于膜料防渗能力的优化提升，保障沙砾石垫层作用得以充分发挥，获取更为良好的防胀性能。
4.进行弱冻胀性土的合理换填
在我国的季节性冻土地区范围中，通过进行衬砌防渗渠道防冻胀实践表明，粗砂以及沙砾、风积砂换基可谓是一种适用性较强的能够有效防治各个等级冻胀的措施方法。渠床土质以及所处部位、地下水实际埋深决定着砂砾换层的具体厚度。地下水越浅、土质越为黏重，则需要越大的换填厚度。针对同一渠道断面的上、下方位置来说、渠底基土结构的实际含水量相对较小，冻胀强度较低，阴坡的冻深相较于阳坡而言较大一些，所以说，前者需要换填的厚度小于后者。通过试验可以知道，将冻胀率控制在2%的时候，也就是不存在冻胀的时候，基于不同的水土条件，渠道断面各个部位需要实际换填比值，即换填深度跟实际冻深的比值。换填垫层所具备的冻胀敏感性跟所使用的材质有着直接联系，同时其跟实际的地下水埋深情况也是息息相关的。在地下水位距离冻土层超过50cm的时候，粒径<0.05mm的含量限制于10%以内;若是这个距离<50cm，粒径<0.05mm的含量需被限制于5%的范围内。砂砾石和风积沙隶属于弱防冻性材料，可在渠道基土换填中用作垫层，同时要预防由于渠道渗漏水将泥沙颗粒携带进入垫层空隙使其成为冻胀敏感性材料，丧失垫层效果。因此，需复合运用混凝土或者是浆砌石宜、膜料，将防水膜料敷设在砂砾垫层的上部位置。
5.合理实施排水与隔水措施
在研究渠道冻胀破坏的隔水、排水措施的时候，可以知道，一般使用的隔水措施为进行隔水材料的合理铺设，譬如说塑料膜料、土工布等，减少渠道渗漏对基土的补充，排水措施包括有渠底埋设排水暗管、渠坡砂砾石反滤层内埋设排水暗管、渠堤外侧埋设排水暗管等措施。埋设排水措施，对降低渠基土壤含水率效果显著。
三、结语
在严寒地区，除了需要加大控制性构造物工程的基本配套、加强运行管理水平外，渠道的防渗抗冻胀也是一个需要解决的问题。因此，结合防冻胀技术要点，有效实施渠道防渗衬砌是十分必要的。
参考文献：
[1]许庆祯，孙波.混凝土渠道防渗冻害的成因及防治措施[J].农村实用科技信息，2009技大学学报：自然科学版，2008
[2]冯广志，周福国.渠道防渗衬砌技术发展中的若干问题与建议[J].节水灌溉，2004
【关键词】 渠道防渗;防冻胀;技术要点
水是农田生产必不可少的主要生产因素，节省农田用水是农业节水的重要手段之一，渠道的防渗抗冻胀是在严寒地区减少渠道输水损失、提高水的利用率的重要技术。渠道防渗衬砌工程冻害主要指的是在冬季时期，当温度下降到0℃之下，由于低温作用所导致渠道衬砌工程损害。为保障渠道的安全使用，提高衬砌防渗渠道防冻胀技术水平，需认真进行要点分析。
一、主要的衬砌防渗渠道冻害类型
1.渠道防渗材料出现冻融破坏问题
因为该种材料中存在有较多水份，若是长期存在于负温度的环境情况下时，则会导致材料中的水份发生冻结形成冰，造成渠道防渗材料体积膨胀，由于膨胀应力问题，当所产生的应力相较于材料强度比较大的时候，则会使材料出现裂缝情况，增大其吸水性能，当到达第二个负温周期的时候，则会加剧渠道防渗材料的结冰膨胀破坏效果，造成冻结以及融化、应力的恶性循环，最终的结果就是造成不良拌制的混凝土出现冻酥情况，其结构也必然会被破坏掉。
2.衬砌防渗渠道中的水份出现结冰情况
在负温时期，实施渠道通水措施的时候，其中的水体发生冻结。逐渐变厚的冰层结构会导致渠道边坡衬砌体结构形成一定的冰压力，使得衬砌体结构被破坏，又或者是由于冰推力的作用，将砌块向坡上推进，导致砌体发生较大的破坏性形变。
3.衬砌防渗渠道基土结构发生冻融现象
基土冻胀是造成衬砌防渗渠道遭遇破坏的主要原因，土壤水分以及地温、冻深等等相关因素与基土冻胀量的实际大小有着必然联系。基于相关的渠道衬砌条件，因为衬砌层对土体进行约束的时候所形成的冻胀变形会催生一定的冻胀力，当冻土跟衬砌层有机地黏结在一起的时候，会导致切向冻胀力的形成。由于太阳辐射情况的不同，导致衬砌防渗渠道断面各个部位温度存在一定差异，使得冻胀量跟土壤冻深有着异同，相较于太阳坡来说，渠底跟阴坡的实际冻胀量比较大些，因为渠床发生渗透以及地下水上升导致毛管水补给，使得渠床上方位置的土壤实际含水量明显比渠床下部位置，增加下方土壤的冻胀量，若是衬砌防渗材料的抗拉抗减应力相较于东张力来说较小的时候，则会形成一定的冻胀破坏现象。
二、防冻胀技术要点具体包括的方面：
1.合理地进行衬砌结构与断面形式的有效选择包括
（1）U型衬砌
该种结构形式有着占地小以及良好的水力性能、较强防冻胀能力、优良适应性等优势特征，在针对季节性冻土区域的渠道实施防渗衬砌处理的时候首要选择的措施形式。一般来说，U形渠道在小型渠道中较为适用，譬如说流量<1.5m3/s与半径未超过1.2m的农、斗渠道。经过试验之后可以知道，U形渠道现浇结构所具备的防冻胀性能相较于预制安装来说，有着较大优势。在冻胀能力较强大的地区范围中，在基土水平冻胀能力作用之下，U形渠道上方位置的侧墙会形成比较大的变形情况，容易在弧线跟直线段的交界处催生一定的裂缝集中区，使得相应结构受到一定破坏。
（2）弧底梯形复合衬砌
這种结构形式在流量是1.0～2.5m3/s的支、斗渠道衬砌中有着较为广泛的应用，其具备有很强的冻胀适应性能，优先推荐。相较于梯形断面来说，弧底梯形复合衬砌断面的实际冻胀量分布比较均匀一些，其可以承受的冻胀变形最大允许值为梯形断面的1.6～2.6倍左右该种结构形式的断面位于直线相切于弧底的位置，容易形成较大的冻胀变形，使得直线边坡出现坍塌，受到严重破坏。
（3）平底弧角梯形衬砌
在我国范围内，很多大型的干渠建设中，该种结构形式的应用甚为广泛，所形成的冻胀变形情况比较均匀，在局部持有U形衬砌结构形式特征，有着较强的适应冻胀的能力，在大型衬砌防渗渠道建设以及季节性冻土区域中推荐使用。
2.膜料复合衬砌
因为自身的裂缝情况与伸缩缝的漏水情况，混凝土衬砌的渠道水会补给基结构，使得基土含水量大大增加，形成一定的冻胀破坏，就浆砌石防渗衬砌来说，其在进行施工的时候存在较大难度，不能够将砂浆完全做实，所具备的防渗性能也很低，易导致渠道水补给基土情况的出现。在我国北方，当停止冬季灌溉以后，临近冻结期，因为渗透补给以及较高的地下水位，使得未能及时将土壤水份排出，加剧冻胀，催生冻胀破坏。不管是运用浆砌石衬砌还是应用混凝土衬砌，都需要跟膜料复合全断面实施衬砌，尽可能实现渠道水针对基土补给的有效减小，起到预防冻胀的作用。
3.有效运用保温隔热措施
在渠道防渗衬砌建设中，聚苯乙烯可谓是成效最好的保温型材料，尤其是在我国北方的季节冻土区域范围中的衬砌防渗渠道防冻胀处理中可展开广泛推广运用。在实施换填沙砾石以及混凝土板、聚苯乙烯泡沫塑料板的复合衬砌的时候，有助于膜料防渗能力的优化提升，保障沙砾石垫层作用得以充分发挥，获取更为良好的防胀性能。
4.进行弱冻胀性土的合理换填
在我国的季节性冻土地区范围中，通过进行衬砌防渗渠道防冻胀实践表明，粗砂以及沙砾、风积砂换基可谓是一种适用性较强的能够有效防治各个等级冻胀的措施方法。渠床土质以及所处部位、地下水实际埋深决定着砂砾换层的具体厚度。地下水越浅、土质越为黏重，则需要越大的换填厚度。针对同一渠道断面的上、下方位置来说、渠底基土结构的实际含水量相对较小，冻胀强度较低，阴坡的冻深相较于阳坡而言较大一些，所以说，前者需要换填的厚度小于后者。通过试验可以知道，将冻胀率控制在2%的时候，也就是不存在冻胀的时候，基于不同的水土条件，渠道断面各个部位需要实际换填比值，即换填深度跟实际冻深的比值。换填垫层所具备的冻胀敏感性跟所使用的材质有着直接联系，同时其跟实际的地下水埋深情况也是息息相关的。在地下水位距离冻土层超过50cm的时候，粒径<0.05mm的含量限制于10%以内;若是这个距离<50cm，粒径<0.05mm的含量需被限制于5%的范围内。砂砾石和风积沙隶属于弱防冻性材料，可在渠道基土换填中用作垫层，同时要预防由于渠道渗漏水将泥沙颗粒携带进入垫层空隙使其成为冻胀敏感性材料，丧失垫层效果。因此，需复合运用混凝土或者是浆砌石宜、膜料，将防水膜料敷设在砂砾垫层的上部位置。
5.合理实施排水与隔水措施
在研究渠道冻胀破坏的隔水、排水措施的时候，可以知道，一般使用的隔水措施为进行隔水材料的合理铺设，譬如说塑料膜料、土工布等，减少渠道渗漏对基土的补充，排水措施包括有渠底埋设排水暗管、渠坡砂砾石反滤层内埋设排水暗管、渠堤外侧埋设排水暗管等措施。埋设排水措施，对降低渠基土壤含水率效果显著。
三、结语
在严寒地区，除了需要加大控制性构造物工程的基本配套、加强运行管理水平外，渠道的防渗抗冻胀也是一个需要解决的问题。因此，结合防冻胀技术要点，有效实施渠道防渗衬砌是十分必要的。
参考文献：
[1]许庆祯，孙波.混凝土渠道防渗冻害的成因及防治措施[J].农村实用科技信息，2009技大学学报：自然科学版，2008
[2]冯广志，周福国.渠道防渗衬砌技术发展中的若干问题与建议[J].节水灌溉，2004