《土工格室混凝土渠道衬砌防冻胀结构及施工技术》

09灌区及水工建筑物防渗抗冻胀技术交流会论文09灌区及水工建筑物防渗抗冻胀技术交流会论文《土工格室混凝土渠道衬砌防冻胀结构及施工技术》吉林省水利科学研究院王振铎娄军海

前言 : • 本论文来源于《土工材料在抗冻型渠道防渗中的应用研究》成果。2004年鉴定，2005年获省科技进步三等奖，现全省普遍推广。 • 成果主要提出了两种渠道防渗结构 • 5cm厚PP纤维混凝土结构 • 5cm厚土工格室混凝土结构 • 3.本文重点介绍土工格室混凝土结构抗冻胀机理及施工技术。

5cm厚PP纤维混凝土结构 • 本成果首次将渠道衬砌混凝土板厚降到5cm，可适应5cm的冻胀变形。 • 减少混凝土裂缝，适应基础微冻胀变形。 10cm厚素混凝土板 5cm厚PP混凝土板

5cm厚土工格室混凝土结构 8cm厚预制混凝土板改造后 12cm厚现浇混凝土板 • 土工格室属我国近年新研发推广的材料。 • 本成果首次将土工格室混凝土结构用于渠道防渗。 • 板块联锁结构可适应较大的冻胀变形，其中板厚5cm时可适应15cm的冻胀变形。

土工格室混凝土板防渗结构 土工格室为框架，在其框架内浇筑混凝土，形成土工格室混凝土板块，板厚度仅为5cm。土工格室是以聚乙烯为基材，经高强力焊接而成的一种三维蜂窝状结构（见单组土工格室示意图）。

土工格室混凝土防冻胀机理 土工格室混凝土结构以土工格室为基本框架，其内现浇混凝土，使土工格室与混凝土合为一体共同受力。其抗冻胀机理主要基于如下四点： • 1、整体性。由于土工格室的联合作用，混凝土板块间不在是单体受力，而是通过三维网眼结构产生分散的挠性结构，将大部分垂直力转化成侧向力，使土工格室混凝土局部冻胀力分散成侧向力，局部受力转化为结构整体变形，避免了因局部冻胀而引起的脱坡、搭架、局部错动等现象。

2、受力变形分散性。结构受力变形后，板块间相互影响对变形进行分解，增大了混凝土板的整体强度和刚度，减少了混凝土板因冻胀力引起的变形，板块间不均匀变形系数减小，从而提高结构的抗冻胀变形能力。2、受力变形分散性。结构受力变形后，板块间相互影响对变形进行分解，增大了混凝土板的整体强度和刚度，减少了混凝土板因冻胀力引起的变形，板块间不均匀变形系数减小，从而提高结构的抗冻胀变形能力。 • 3、连锁性。据实验，土工格室单片断裂拉力不小于220N/cm，伸长率可达到20%，焊接处剥离强度不小于100N/cm。当板块受力或冻胀变形时，土工格室将各混凝土板块连锁在一起，土工格室兼作柔性模板，利用土工格室材料伸长率较大的特点，适应混凝土板的较大垂直不均匀变形。 • 4、耐低温性。土工格室为高密度PE材料，经对材料进行常温、低温和冻融循环50次后的实验表明：材质为PE黑色土工格室，在-40℃低温下仍具有良好的性能，耐低温性能优异。

由于土工格室为柔性材料，在混凝土浇筑过程中，如工艺处理不当，往往引起格室网格的变形，既影响了格室图案的外观效果，也对格室混凝土结构有一定影响。为此，我们研制了土工格室张拉设备--可调式伸张架，经过工程实践证明效果良好，现已申报专利。土工格室混凝土板张拉设备伸张架由角钢等金属材料制作。除了两侧边框及底部边框上的螺栓不能自由调节，上部边框和中间支撑框上的每个螺栓都可以通过调节螺丝自由伸缩，可以使土工格室网格整体张弛，保证网格变形均匀。

土工格室混凝土施工工艺及技术要求 采用可调式伸张架施工土工格室混凝土板工艺流程如下 a) 渠基施工 b) 防渗层施工（铺膜） c) 土工格室的张拉铺设 d) 混凝土浇筑与振捣 e) 可调式网格伸张架拆除 f) 土工格室混凝土板表面压光处理 g) 养护

土工格室混凝土衬砌防渗伸张架法施工工艺 2格室张拉 1清基铺膜 4压光 3浇筑混凝土

结束语 土工格室混凝土渠道衬砌防冻胀结构在吉林省白城市洮儿河灌区等多个灌区内进行工程应用，混凝土渠道衬砌厚度5～6cm。实践证明，其结构具有整体性好，抗冻胀变形能力强，便于维修养护，工程造价低等优点，适宜在III类及其以下冻胀区使用。

谢谢各位专家 2009年8月14日

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