（四）渠道防冻层的设计
依据《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL211－98）规定，渠道衬砌结构的抗冻胀稳定性验算应根据渠道的土、水、温的变化情况取地基土的冻胀量作为衬砌结构的冻胀位移量。

该工程的的渠系除过斗渠外，其余大部分渠道为西北——东南向渠道，渠道断面较小，各渠段沿线气象条件一致且地质条件亦相近，因此设计取其中一条渠段为代表，按渠底部位的最大冻胀量进行衬砌结构的抗冻胀设计。

（1）工程区基本资料
项目区最低气温在元月份，多年月平均气温在-8.5～-9.5℃，属于寒冷地区。

项目区地下水位埋深1.5～2.5m。

渠道沿线均为壤土，粘粒含量高，属于冻胀性土。

项目区最大冻土层深度67cm。

（2）设计冻深的计算
根据《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL211—98）附录B公式计算设计冻深Zｄ：
Zｄ＝φƒφｄφｗZ k
式中：
Zｄ－设计冻深，m；
Z k－标准冻深，m；按工程区冻土平均深度0.67m取值；
φƒ－冻土年际变化的频率模比系数，根据标准冻土深度值按规范图B.1.1－1查的，4级建筑物按频率为10％的曲线查取，则φƒ＝1.22；
φｄ－日照及遮荫程度影响系数，按下式计算：
φｄ＝a＋bφi
其中：φi－典型断面（N-S，B/H＝1.0，m=1.5）某部位i的日照及遮荫程度修正系数，阴（或阳）面中部的φi由规范图B.1.1－2查得为φi＝1.1，底面中部的φi由图B.1.1－3查得为φi＝1.1；
a、b－系数，根据建筑物所在的气候区（根据规范图 B.1.1－4
查得本灌区位于南温带），建筑物计算断面的轴线走向、断面形状及计算点位置可分别由表B.1.1－1、表B.1.1－2查取。

本工程渠线大致呈N－S走向，取a、b值边坡分别为0.38和0.62,底部分别为0.32和0.68，则：
边坡φｄ＝a＋bφi＝0.38+0.62×1.10=1.062
底部φｄ＝a＋bφi＝0.32+0.68×1.10=1.068
φｗ－地下水影响系数，按下式计算：
φｗ＝（1＋αｅ－Z w0）/（1＋αｅ－Z wi）
其中：Z w0－邻近气象台（站）的地下水位深度，m；根据规范规定对于轻壤土、砂壤土，取Z w0＝2.5m。

Z wi－计算点的地下水位深度，m；本次计算取Z wi＝1.0m。

α－系数，根据规范表B.1.1－3查得当土壤类别为轻壤土、砂壤土时，α＝0.63。

则：φｗ＝（1＋αｅ－Z w0）/（1＋αｅ－Z wi）
＝（1＋0.63×ｅ－2.5）/（1＋0.63×ｅ-1.0）=0.854 根据以上各参数计算。

边坡设计冻深为：
Zｄ＝φƒφｄφｗZ k
＝1.22×1.062×0.854×0.67
＝0.74（m）
底部设计冻深为：
Zｄ＝φƒφｄφｗZ k
＝1.22×1.068×0.854×0.67
＝0.75（m）
（3）确定砂砾料防冻层厚度
项目区附近有比较丰富的非冻胀性土（砂砾料，粒径小于0.05mm 的土料重量不大于总重量的6％），采用非冻胀性土（砂砾料）置换
渠床冻胀性土（壤土）。

渠床各部位置换深度Z n按《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL211—98）中7.4.1计算：
Z n=εZ d－δ0
式中：ε——置换比（％），可按表7.4.1取值，坡面上部取60％，坡面下部、渠底均取70％；
δ0——衬砌板厚度，取0.08m；
Z d——置换部位的设计冻深；
由公式Z n=εZ d－δ0计算得边坡上部换填厚度0.36m，坡面下部、底部换填厚度0.45m。

根据本地区多年来已建水利工程的运行经验，因此防冻层采用5~50mm故本次设计砂砾石料厚40cm置换。

砂砾石料铺砌时应采用小型机械打夯，填筑夯实相对密度不小于0.65。

（五）渠道砼标号及衬砌厚度确定
依据《渠道防渗工程技术规范》SL18—2004表7.4.1-1的规定，工程区最冷月平均气温为-8.5～-9.5℃，高于－10°C，属于寒冷地区，确定砼强度标号为C20，抗冻标号为F100，抗渗标号为W4。