引黄调水明渠工地进程莱州段冻害防治措施

1、.引黄调水明渠工程莱州段冻害防治措施【摘要】本文结合莱州渠段的实际情况阐述了胶东地区明渠在设计、施工和运行管理中应采取的防治冻害和冰害的措施。【关键词】明渠；冻害；防治措施胶东地区引黄调水明渠工程长159.6公里，为减少渠道输水渗漏量，对明渠采用全断面衬砌。胶东地区冬季气温低、负温持续时间长，土壤组成多为粉粒含量高的冻胀性土壤，沿线地下水位虽然不高，但输水时间主要集中在冬季，输水期间含水量相对较高，因此，输水渠在运行期间必然会出现渠床土壤冻胀现象，加上冻融和冰压力的影响，可能形成渠道衬砌的破坏。1冻害、冰害对衬砌体的破坏类型1.1衬砌结构本身抗冻性能差，在负温下冻结成冰，体积膨胀引起的应力超过

2、材料强度，即产生裂缝，经多次冻融循环而破坏。1.2冰压力造成衬砌结构破坏。冬季输水期间，水体结冰，形成冰盖，随着冰层加厚，对两岸衬砌结构的冰压力也越大。在此情况下，一是衬砌结构有可能在冰压力下被直接破坏或将衬砌体推上坡，二是当水面封冻后，流冰不断堆积，形成冰塞、冰坝，减小过水断面，抬高了水位线，可能造成水流漫堤，破坏渠堤。1.3衬砌结构下面渠床基土在低温下冻结，土体膨胀，超过了衬砌结构的承载能力，造成衬砌结构开裂、隆起，反复冻融，导致衬砌结构失效。2从设计入手，防止冻害、冰害根据衬砌结构破坏类型，抗冻胀设计从如下三个方面考虑：2.1确定衬砌材料抗冻等级混凝土的抗冻等级是指混凝土在水饱和状态下，

3、能经受多次循环冻融而不破坏，同时也不严重降低强度的性能，根据明渠工程设计年限要求，确定莱州胶东引黄调水明渠工程预制砼板抗冻等级采用f200。2.2渠床基土防冻胀计算规范规定：标准冻深大于10厘米的衬砌渠道和暗管、标准冻深大于50厘米的水闸、涵管等渠系建筑物，均应进行防冻胀设计，如渠坡及渠底冻胀量大于允许位移值，需采取保温措施。根据水工建筑物抗冻胀设计规范（sl21198），结合莱州市气象资料对莱州输水明渠衬砌结构进行冻胀量计算如下：2.2.1冻结深度的确定）标准冻深计算公式为：zka*i00.5zk工程地点的标准冻深（cm），i0冻结指数，a系数，按规定选取。莱州段i0201.45，a2.96

4、，标准冻深为42.01cm。2）设计冻深（）计算公式zdf*kd*kw*zkzd工程设计冻深，cm。f冻深年际变化的频率模比系数，可从规范的曲线图查得。、级建筑物按频率为5的曲线查取。zk工程标准冻深kd考虑日照及遮荫的修正系数。kw地下水影响系数。（2）日照及遮荫影响系数（kd）kd值与工程地点的气候、位置（阳面、阴面或底面）有关。kda+b*ki，a，b系数，a，b的值均可从规范所给的表中查得，ki可查规范中ki分布图。（3）地下水影响系数（kw）渠道断面各点的冻胀程度取决于土中含水量的高低，地下水位低于渠底但小于临界水深，在毛细管力的作用下，地下水上升，渠底和渠坡都发生冻胀，渠道输水时，

5、在冰面附近的渠坡冻涨力最强。kw（1+ae-zwo）/（1+ae-zwi）zwo附近气象站地下水位深度（m）zwi计算点的地下水位深度（m）a系数，见表1。表1（4）设计冻深值h042.01，f1.34，kd、kw的值随不同地点取值不同。根据选取的典型断面计算结果，胶东地区输水明渠莱州段设计冻深阳面在42.2153.47厘米，底面60.2264.72厘米，阴面73.1681.61厘米。2.2.2冻胀量的确定土的冻胀量可分地表冻胀量和基础下冻土层冻胀量。由于渠道衬砌板自重小，又无外加荷载，因此设计中可仅考虑地表冻胀量，而不考虑基础底下地基土冻结层的冻胀量。地表冻胀量大小与负温、土质、水分有关。粘

6、性土冻胀量大，砂性土冻胀量小；地下水埋深浅冻胀量大，埋深大冻胀量小。根据设计冻深的值，冻胀量的大小可从规范查图求得。经过计算查得，莱州段胶东地区输水明渠冻胀量阳面在2.916.11厘米，底面5.097.78厘米，阴面7.0711.68厘米。2.2.3渠道衬砌结构允许法向位移值根据规范规定，级工程梯形断面渠道混凝土衬砌结构冻胀允许法向位移值为5mm。由上面计算结果可知，渠坡及渠底冻胀量均大于允许位移值，需采取保温措施。2.2.4削减冻胀保温措施削减冻胀可分为置换砂砾垫层、隔热保温、压实干密度、防渗排水等，其中隔热保温法具有隔热保温性能好、价格低、施工方便等优点，当前在国内、外得到了广泛的应用。1

7、）保温材料的选择随着工业化的发展，聚苯乙烯泡沫塑料泡沫板，具有自重轻、强度高、吸水性小、抗老化、施工方便等优点，同时由于材料有一定的压缩性，可以削减对衬砌体的冻涨力，因此，应用较多。2）保温板厚度计算聚苯乙烯保温板的取用厚度，根据工程实践和热工计算，一般可取设计冻深值的1/101/15。如用量较多，为节省材料和安全起见应进一步通过热工计算复核确定。hbmb（h/m上-hs/ms），hb、hs聚苯乙烯保温板和砼板的厚度（m）；mb、m上、ms聚苯乙烯保温板、渠床基土、砼板的导热系数（w/m*h。c）；h等效土层厚度（m）。此处，h取设计冻深值；hs0.06；ms可取1.74；m上与土的性质有关；

8、mb0.04。经计算，确定渠道保温板厚度在24厘米。3从施工入手，防止冻害3.1施工保证良好的排水系统。基土水分含量是影响冻胀的重要因素，在施工过程中，要按照设计排水要求，降低土壤含水量。3.2保证防渗工程质量，防止漏水。在铺设防渗土工膜时要处理好材料的接缝，处理好混凝土板变形缝的填料，在施工过程中，不能刺破防渗层，刺破后必须粘补密封。避免影响防渗效果。3.3土方回填碾压要保证质量，达到设计要求的压实度。3.4保温材料铺设时要粘结牢固，铺设满足设计尺寸要求，不能出现少铺、漏铺现象。施工过程中不得人为踩踏保温板和放置重物，避免造成保温板断裂，破坏保温板的整体性，影响保温效果。4从管理运行入手，防

9、止冻害4.1易受冰压损坏的部位，可采用人工、机械破冰或其他措施扰动等防护措施。4.2冰冻期注意排干积水，降低地下水位，减压排水孔应及时清淤，保持畅通。4.3采用草、土料或其他材料覆盖保温。4.4加强检查，对衬砌表面，特别是设计水位线附近出现的剥蚀和裂缝及时修补，避免造成更大的破坏和损失。4.5输水渠出现冰凌时，特别要加强输水渠弯道处及建筑物前的巡查，防止冰块在弯道处和建筑物前堆积堵塞，抬高水位，造成漫堤，形成灾害。5结语国内外许多工程实践证明：采取单一措施是难以达到防治衬砌工程的冻害、冰害的目的，要针对产生冻胀的因素，采取有主有次的综合措施。不但是规划布置、渠道设计、排水、保温、衬砌结构等措施经济合理，而且要重视施工质量、管理维修，才能达到满意的