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摘要：如今，渠道的变形破坏问题越来越严重。本文通过对渠道工程长期的现场考察和工程维修中的实践经验，阐述了渠道变形破坏的原因及措施。
关键词：渠道变形破坏；原因；防治措施
中图分类号：[TV91]文献标识码： A 文章编号：
一、渠道不均匀累计隆起变形破坏的成因及实质
任何一個灌区，途经各渠段的工程地质与水文地质等因素均不相同，各渠段冻胀变形破坏严重程度也不一样。究其原因，主要存在以下几种因素：
1、残留累计隆起与冻结、融化过程的关系
渠道各部位冻结、融化发生和结束的时间早晚均不一样，边坡的变形性质及其稳定性也有很大差别。如渠道阳坡，在冻结初期下部冰深波动较大，有时可完全消融，冻胀量时有时无，较频繁的发生冻融交替，在水分作用下，渠道坡面土体很快形成松散层，产生局部的土体斜向移动，融化后不能恢复原位，形成累计隆起；而阴坡，冻结期冰深波动不明显，但在融化阶段，冻深从上限和下限同时融化，融化进程坡面下部先于上部，抗剪强度极低，在重力作用下，沿冻融界面下滑移动，年复一年累计隆起变大。
2、残留累计隆起与冻土特性的关系
渠道基土在冻结过程中由于土、水、温综合因素的作用，在横断面不同部位的不同层次，冻土形态结构（层状、网状、整体状）不同，融化时其结构的变化也有所不同。经对我区节水灌溉工程中的渠道现场观察证实：渠道设计水位以上的坡面和阴坡表层的冻土形态一般为整体结构，所以在融化时冻土结构变形很小，仍保留有足够良好的抗剪强度，融化后冻胀变形能恢复原来的状态。水分含量大的部分或距地下水源补给充足的层位，基土一般为层状和网状结构，融化时土颗粒间的冻胶结力发生了剧烈的变化，为稀释体，在重力作用下向临空面的下部挤出，这样冻结时土体向垂直自由面的方向隆起，融化时出现又向重力方向蠕动和移动趋势。这正是残留累计隆起得以形成和发育的根本原因。
3、残留累计隆起与裂缝的关系
渠道基土冻结时在渠坡、渠堤等部位逐步出现裂缝，来年春季冻土融化后，一般小裂缝能恢复原来状态，但是由于冻融后的土体结构松散了，破坏了土体的整体性和均一性，坡面裂缝为渗漏水提供了良好的通道，年复一年导致渠坡变形，形成永久性的累计隆起。渠道边坡的裂缝一般都是由冻胀不均匀形成的，裂缝的开张与闭合程度反映着冻胀量沿坡面不均匀分布和融沉后累计隆起程度的发展，互相影响而存在。
4、残留累计隆起与冻胀量大小的关系
残留累计隆起值总是随着冻胀量的增大而增大。但不同部位，即便冻胀量值相当，残留累计隆起值悬殊很大，这一现象说明，残留累计隆起不完全取决于冻胀量值的大小，而是由不均匀冻胀隆起土体的内在因素所决定，同时受外部环境条件的控制。融化时在综合因素的作用下，易产生沿重力方向的蠕动，增大累计隆起。
二、渠坡封顶板变形破坏外因分析
一般情况下，混凝土封顶都是在渠坡衬砌完备后作为独立的工序进行，因为渠道主体工程已完，渠坡封顶作为非主体部分，参建各方只要求线直、面平的工艺操作，而放松了对混凝土封顶其它环节施工操作的要求，留下了隐患，造成封顶质量低劣，只要受轻微的温度应力和外力作用就会发生变形，造成破坏。具体分析主要有如下几种原因：
1、接茬部位不洁净
渠坡衬砌完备后，坡顶残留物积淀，封顶前清除不彻底，冲洗不干净，就直接在其上面浇筑操作，使残留物成为封顶板与渠坡接茬的隔离层，造成二者接茬不严密，随着混凝土干缩变形产生的拉应力，容易引起封顶板与渠坡接茬部位开裂，形成“张嘴”状。
2、伸缩缝设置不合理
根据《规范》要求，浆砌石衬砌渠道设置沉降缝，混凝土衬砌渠道每3-5m 设置一道横向伸缩缝，相应的混凝土封顶板也应与渠坡伸缩缝（沉降缝）同一位置设置，但在实际操作中二者往往不在同一位置，且大多数混凝土封顶板伸缩缝为表面缝，设置不彻底，受温度应力的影响，渠坡和封顶板伸缩（沉降）不同步，造成应力集中，横向断裂破坏。
3、基础不稳定
混凝土封顶板直接在垫层石上设置， 把垫层石作为封顶板基础。渠坡垫层石大多级配不合理，填筑往往又都在斜面上进行，填筑质量控制不好在所难免，达不到设计要求的填筑密实度，随着垫层石本身自重下沉就会使封顶板悬空，受外力作用易折断、沉陷、破碎。
防治渠道变形破坏的措施
1、改变渠道断面形式，使之结构适应变形；变梯形断面为弧形渠底断面，则可以改变梯形渠道在坡脚和渠底中心的严重不均匀累计隆起变形破坏的问题，使坡脚和渠底中心集中挤压力很好地分散到全断面，使冻胀较规则的由下到上逐渐减小。弧形渠底断面抗冻性能好，冻胀量分布较均匀，没有裂缝，具有抵抗和限制不均匀冻胀变形的能力，是一种比较好的适应变形的结构措施。
2、改善渠床水分状态，使之减少不均匀累计隆起渠床基土冻结时土体内水分重新分布形成的冻土结构形态是决定是否均匀冻胀和边坡稳定的主要因素，所以采用柔性防渗层措施能有效地改善渠床水分状态，从而可使渠床冻土形成整体状结构，避免严重的不均匀冻胀留下的累计隆起，具有良好的抗冻效果。
3、重新设计换基厚度目前采用的换基方式较多的是以减轻消除冻胀为目的，用换基消除冻胀的不均匀部分，虽然基本防除了冻胀，但从防渗角度来看，仍属于事倍功半。无论多高明的换基，只要护面为砼薄板结构，冻融砼板接缝就有松动漏洞，使水通畅地流入，整个垫层内充满水，使基土饱和，这是影响换基效果的最大危害。
4、用网袋护坡措施防治特殊渠段的滑坡用纤维袋装混合砂土，把袋长方向垂直和顺坡交替铺设在坡面上。其在冻结期起到象挡土墙的作用；而在融化期利用其混合土料的渗透性能，将地下水或融化时土体中部分水从坡面及时排出，降低孔隙水压力，具有一定强的整体结构，在融化过程中渗漏水向外排除时也不致形成坡面淘空，从而防除了严重的渠段滑坡现象。
5、渠坡封顶板变形破坏外因防范措施有：
（1）设计方面采取的措施。a、设计时应根据渠坡混凝土封顶板薄、窄、长的特点，在强度、厚度上有所保证。一般情况下封顶混凝土强度设计值不小于C15，且采用一级配砾石配置，封顶厚度3～5cm 为宜。b、改变在垫层石上面直接封顶的传统做法。在封顶板下设置强度值不小于C10 的一级配细粒混凝土浆砌石作为基础， 其厚度为15～20cm 为宜，宽度大于封顶板设计宽度3～5cm。
（2）施工方面采取的措施。a、把好材料制备关：从垫层石到混凝土粗、细骨料的制备都要严格符合规范要求。垫层石粒径控制在5mm～50mm， 混凝土砾石采用5mm～20mm，砂子采用中砂。严格控制超、逊径和含污量。b、把好垫层夯实关：封顶前用蛙式打夯机对渠坡垫层石二次夯打，保证其密实度，且顶部用粒径较小的石子填平，防止因其自重引起的自然沉陷，使混凝土封顶板有一个坚实的坐落基面。c、把好基面清洁关：封顶前必须将渠坡顶部和设置的浆砌石基础表面的沉积物彻底清除，并用压力水冲洗干净，保证封顶基础面洁净，防止混凝土浇筑时有害物质浸入。d、把好混凝土浇筑关：由于封顶混凝土板厚度薄,宽度窄，密实度不易控制，浇筑时一定要从混凝土的拌和质量着手，在严格控制水灰比的前提下，平仓后最好现用小型电动抹振捣，然后再用手工抹页，进一步压实、抹平、收光。e、把好伸缩缝设置关：封顶伸缩缝应与渠坡横向伸缩缝保持在统一位置上设置，并将封顶伸缩缝彻底贯通混凝土封顶板厚度。填充材料使用弹塑性材料，严禁表面缝和空缝。f、把好混凝土养护关：封顶混凝土压抹，达到初凝后，及时采用塑料薄膜加盖麻袋片等物覆盖严实，加强保湿保温养护，不使混凝土透风漏气，水分蒸发散失并带走热量，以减少混凝土表面的热扩散，延长散热时间，减少混凝土内外温差。适当延长养护时间，保证养护时间不低于14d。
在设计中围绕渠道衬砌破坏的实质，根据具体条件进行综合分析冻胀破坏各因素的作用大小，确定具有综合性措施的方案，才能持久有效，经济合理。在施工方面，要坚决杜绝忽视渠道衬砌质量和偷工减料的现象，严格按照施工规范和设计要求组织施工，保证质量。
[参考文献]
[1] 周玉梅.农田引水渠产生裂缝的防治措施[J]. 农技服务. 2011(04)
[2] 丁延超.土石坝的地基处理与裂缝成因及控制[J]. 现代农业科技. 2009(15)
[3] 陈俊涛,侯晓华.混凝土衬砌渠道冻害及防治措施[J]. 塔里木大学学报. 2006(04)
[4] 马越军,刘爱林.麦盖提基地农场混凝土防渗干渠冻胀原因及防止措施[J]. 新疆农业科学. 2007(S2)
[5] 孟凡超,王明学,彭亮.引水总干渠局部段渠道变形分析[J]. 科技资讯. 2007(31)
[6] 张志敏.影响冬季水利工程混凝土质量的因素及防范措施[J]. 中国科技信息. 2007(15)
关键词：渠道变形破坏；原因；防治措施
中图分类号：[TV91]文献标识码： A 文章编号：
一、渠道不均匀累计隆起变形破坏的成因及实质
任何一個灌区，途经各渠段的工程地质与水文地质等因素均不相同，各渠段冻胀变形破坏严重程度也不一样。究其原因，主要存在以下几种因素：
1、残留累计隆起与冻结、融化过程的关系
渠道各部位冻结、融化发生和结束的时间早晚均不一样，边坡的变形性质及其稳定性也有很大差别。如渠道阳坡，在冻结初期下部冰深波动较大，有时可完全消融，冻胀量时有时无，较频繁的发生冻融交替，在水分作用下，渠道坡面土体很快形成松散层，产生局部的土体斜向移动，融化后不能恢复原位，形成累计隆起；而阴坡，冻结期冰深波动不明显，但在融化阶段，冻深从上限和下限同时融化，融化进程坡面下部先于上部，抗剪强度极低，在重力作用下，沿冻融界面下滑移动，年复一年累计隆起变大。
2、残留累计隆起与冻土特性的关系
渠道基土在冻结过程中由于土、水、温综合因素的作用，在横断面不同部位的不同层次，冻土形态结构（层状、网状、整体状）不同，融化时其结构的变化也有所不同。经对我区节水灌溉工程中的渠道现场观察证实：渠道设计水位以上的坡面和阴坡表层的冻土形态一般为整体结构，所以在融化时冻土结构变形很小，仍保留有足够良好的抗剪强度，融化后冻胀变形能恢复原来的状态。水分含量大的部分或距地下水源补给充足的层位，基土一般为层状和网状结构，融化时土颗粒间的冻胶结力发生了剧烈的变化，为稀释体，在重力作用下向临空面的下部挤出，这样冻结时土体向垂直自由面的方向隆起，融化时出现又向重力方向蠕动和移动趋势。这正是残留累计隆起得以形成和发育的根本原因。
3、残留累计隆起与裂缝的关系
渠道基土冻结时在渠坡、渠堤等部位逐步出现裂缝，来年春季冻土融化后，一般小裂缝能恢复原来状态，但是由于冻融后的土体结构松散了，破坏了土体的整体性和均一性，坡面裂缝为渗漏水提供了良好的通道，年复一年导致渠坡变形，形成永久性的累计隆起。渠道边坡的裂缝一般都是由冻胀不均匀形成的，裂缝的开张与闭合程度反映着冻胀量沿坡面不均匀分布和融沉后累计隆起程度的发展，互相影响而存在。
4、残留累计隆起与冻胀量大小的关系
残留累计隆起值总是随着冻胀量的增大而增大。但不同部位，即便冻胀量值相当，残留累计隆起值悬殊很大，这一现象说明，残留累计隆起不完全取决于冻胀量值的大小，而是由不均匀冻胀隆起土体的内在因素所决定，同时受外部环境条件的控制。融化时在综合因素的作用下，易产生沿重力方向的蠕动，增大累计隆起。
二、渠坡封顶板变形破坏外因分析
一般情况下，混凝土封顶都是在渠坡衬砌完备后作为独立的工序进行，因为渠道主体工程已完，渠坡封顶作为非主体部分，参建各方只要求线直、面平的工艺操作，而放松了对混凝土封顶其它环节施工操作的要求，留下了隐患，造成封顶质量低劣，只要受轻微的温度应力和外力作用就会发生变形，造成破坏。具体分析主要有如下几种原因：
1、接茬部位不洁净
渠坡衬砌完备后，坡顶残留物积淀，封顶前清除不彻底，冲洗不干净，就直接在其上面浇筑操作，使残留物成为封顶板与渠坡接茬的隔离层，造成二者接茬不严密，随着混凝土干缩变形产生的拉应力，容易引起封顶板与渠坡接茬部位开裂，形成“张嘴”状。
2、伸缩缝设置不合理
根据《规范》要求，浆砌石衬砌渠道设置沉降缝，混凝土衬砌渠道每3-5m 设置一道横向伸缩缝，相应的混凝土封顶板也应与渠坡伸缩缝（沉降缝）同一位置设置，但在实际操作中二者往往不在同一位置，且大多数混凝土封顶板伸缩缝为表面缝，设置不彻底，受温度应力的影响，渠坡和封顶板伸缩（沉降）不同步，造成应力集中，横向断裂破坏。
3、基础不稳定
混凝土封顶板直接在垫层石上设置， 把垫层石作为封顶板基础。渠坡垫层石大多级配不合理，填筑往往又都在斜面上进行，填筑质量控制不好在所难免，达不到设计要求的填筑密实度，随着垫层石本身自重下沉就会使封顶板悬空，受外力作用易折断、沉陷、破碎。
防治渠道变形破坏的措施
1、改变渠道断面形式，使之结构适应变形；变梯形断面为弧形渠底断面，则可以改变梯形渠道在坡脚和渠底中心的严重不均匀累计隆起变形破坏的问题，使坡脚和渠底中心集中挤压力很好地分散到全断面，使冻胀较规则的由下到上逐渐减小。弧形渠底断面抗冻性能好，冻胀量分布较均匀，没有裂缝，具有抵抗和限制不均匀冻胀变形的能力，是一种比较好的适应变形的结构措施。
2、改善渠床水分状态，使之减少不均匀累计隆起渠床基土冻结时土体内水分重新分布形成的冻土结构形态是决定是否均匀冻胀和边坡稳定的主要因素，所以采用柔性防渗层措施能有效地改善渠床水分状态，从而可使渠床冻土形成整体状结构，避免严重的不均匀冻胀留下的累计隆起，具有良好的抗冻效果。
3、重新设计换基厚度目前采用的换基方式较多的是以减轻消除冻胀为目的，用换基消除冻胀的不均匀部分，虽然基本防除了冻胀，但从防渗角度来看，仍属于事倍功半。无论多高明的换基，只要护面为砼薄板结构，冻融砼板接缝就有松动漏洞，使水通畅地流入，整个垫层内充满水，使基土饱和，这是影响换基效果的最大危害。
4、用网袋护坡措施防治特殊渠段的滑坡用纤维袋装混合砂土，把袋长方向垂直和顺坡交替铺设在坡面上。其在冻结期起到象挡土墙的作用；而在融化期利用其混合土料的渗透性能，将地下水或融化时土体中部分水从坡面及时排出，降低孔隙水压力，具有一定强的整体结构，在融化过程中渗漏水向外排除时也不致形成坡面淘空，从而防除了严重的渠段滑坡现象。
5、渠坡封顶板变形破坏外因防范措施有：
（1）设计方面采取的措施。a、设计时应根据渠坡混凝土封顶板薄、窄、长的特点，在强度、厚度上有所保证。一般情况下封顶混凝土强度设计值不小于C15，且采用一级配砾石配置，封顶厚度3～5cm 为宜。b、改变在垫层石上面直接封顶的传统做法。在封顶板下设置强度值不小于C10 的一级配细粒混凝土浆砌石作为基础， 其厚度为15～20cm 为宜，宽度大于封顶板设计宽度3～5cm。
（2）施工方面采取的措施。a、把好材料制备关：从垫层石到混凝土粗、细骨料的制备都要严格符合规范要求。垫层石粒径控制在5mm～50mm， 混凝土砾石采用5mm～20mm，砂子采用中砂。严格控制超、逊径和含污量。b、把好垫层夯实关：封顶前用蛙式打夯机对渠坡垫层石二次夯打，保证其密实度，且顶部用粒径较小的石子填平，防止因其自重引起的自然沉陷，使混凝土封顶板有一个坚实的坐落基面。c、把好基面清洁关：封顶前必须将渠坡顶部和设置的浆砌石基础表面的沉积物彻底清除，并用压力水冲洗干净，保证封顶基础面洁净，防止混凝土浇筑时有害物质浸入。d、把好混凝土浇筑关：由于封顶混凝土板厚度薄,宽度窄，密实度不易控制，浇筑时一定要从混凝土的拌和质量着手，在严格控制水灰比的前提下，平仓后最好现用小型电动抹振捣，然后再用手工抹页，进一步压实、抹平、收光。e、把好伸缩缝设置关：封顶伸缩缝应与渠坡横向伸缩缝保持在统一位置上设置，并将封顶伸缩缝彻底贯通混凝土封顶板厚度。填充材料使用弹塑性材料，严禁表面缝和空缝。f、把好混凝土养护关：封顶混凝土压抹，达到初凝后，及时采用塑料薄膜加盖麻袋片等物覆盖严实，加强保湿保温养护，不使混凝土透风漏气，水分蒸发散失并带走热量，以减少混凝土表面的热扩散，延长散热时间，减少混凝土内外温差。适当延长养护时间，保证养护时间不低于14d。
在设计中围绕渠道衬砌破坏的实质，根据具体条件进行综合分析冻胀破坏各因素的作用大小，确定具有综合性措施的方案，才能持久有效，经济合理。在施工方面，要坚决杜绝忽视渠道衬砌质量和偷工减料的现象，严格按照施工规范和设计要求组织施工，保证质量。
[参考文献]
[1] 周玉梅.农田引水渠产生裂缝的防治措施[J]. 农技服务. 2011(04)
[2] 丁延超.土石坝的地基处理与裂缝成因及控制[J]. 现代农业科技. 2009(15)
[3] 陈俊涛,侯晓华.混凝土衬砌渠道冻害及防治措施[J]. 塔里木大学学报. 2006(04)
[4] 马越军,刘爱林.麦盖提基地农场混凝土防渗干渠冻胀原因及防止措施[J]. 新疆农业科学. 2007(S2)
[5] 孟凡超,王明学,彭亮.引水总干渠局部段渠道变形分析[J]. 科技资讯. 2007(31)
[6] 张志敏.影响冬季水利工程混凝土质量的因素及防范措施[J]. 中国科技信息. 2007(15)