水工建筑物抗凍技術(shù)的研究

鞠麗秀

黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150431

摘要：水工建筑使用的過程中，抗凍技術(shù)的使用是十分重要的，但是建筑工程的結(jié)構(gòu)形式也存在著比較大的差異，所以不同的建筑結(jié)構(gòu)形式也需要采取不同的抗凍技術(shù)，本文主要分析了水工建筑物抗凍技術(shù)的研究，以供相關(guān)人員參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：水工建筑物；抗凍技術(shù)；工程結(jié)構(gòu)

水工建筑在投入使用的過程中會(huì)受到外界環(huán)境的影響，尤其是在一些溫度相對(duì)比較低的地區(qū)，水工建筑凍害現(xiàn)象，所以為了保證水工建筑的正常運(yùn)行，采取一定的措施做好建筑抗凍施工是十分必要的，以下筆者就抗凍技術(shù)的具體實(shí)施進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述。

1、水工建筑基本結(jié)構(gòu)抗凍技術(shù)

1.1擋土墻抗凍技術(shù)

1.1.1結(jié)構(gòu)措施

在當(dāng)今的水工建筑中，擋土墻已經(jīng)有了非常豐富的形式，相關(guān)人員對(duì)季節(jié)性的凍土進(jìn)行了簡(jiǎn)要的研究，在這一過程中選擇了平面和拱形墻面，經(jīng)過了長(zhǎng)期的試驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)屬于一種柔性結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)自身具備良好的凍脹適應(yīng)能力，同時(shí)該結(jié)構(gòu)在工程造價(jià)方面也占據(jù)著很大的優(yōu)勢(shì)，它要比懸臂式擋土墻節(jié)約30%到40%的工程成本。

裝配式空箱擋土墻也是一個(gè)非常常見的結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)在我國(guó)東北和西北等地區(qū)已經(jīng)使用一段時(shí)間，為了能夠?qū)崿F(xiàn)更好的抗凍效果應(yīng)該對(duì)箱格的施工質(zhì)量予以嚴(yán)格控制，在施工的過程中，應(yīng)該在箱格的內(nèi)部填充一些抗凍性比較好的砂礫土，同時(shí)在施工的過程中還要重視錯(cuò)縫的組合形式，這樣才能保證結(jié)合面的強(qiáng)度，采用這樣的施工方式還可以防止大量的水滲入到結(jié)構(gòu)中，如果施工中采用不當(dāng)?shù)奶幚矸绞骄秃苡锌赡苁沟孟涓癯霈F(xiàn)裂縫，從而影響了結(jié)構(gòu)自身的安全性和穩(wěn)定性。

在上個(gè)世紀(jì)70年代，我國(guó)的土工結(jié)合材料發(fā)展速度較快，同時(shí)筋土技術(shù)也有了很大的發(fā)展，在這樣的背景下，筋土擋土墻技術(shù)使用的領(lǐng)域更廣，范圍也更大，一些科學(xué)家也認(rèn)為織物加筋結(jié)構(gòu)對(duì)控制結(jié)構(gòu)變形有著非常重要的作用，所以結(jié)構(gòu)整體的安全性也有了很大的提升。

1.1.2換填措施

在擋土墻基礎(chǔ)和墻的背面回填一些非凍脹土可以有效的減弱墻基和墻背部所承受的凍脹應(yīng)力，這樣也實(shí)現(xiàn)了對(duì)凍害的有效控制，這項(xiàng)措施不僅在國(guó)外有著較為廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在國(guó)內(nèi)的很多地區(qū)也有著比較廣泛的應(yīng)用，在該技術(shù)施工的過程中主要是要采取措施確定合理的換填斷面，國(guó)外的一些發(fā)達(dá)國(guó)家采用的是從墻背部引和地面成40度的線這條線要和凍結(jié)線相交，最終形成一個(gè)交點(diǎn)，換填的效果是非常好的，換填率甚至可以達(dá)到100%，我國(guó)的有關(guān)專家在這一基礎(chǔ)上也做了一定的研究工作，提出了一種實(shí)施起來(lái)比較方便的方法，我們將這種方法稱作三點(diǎn)連線法，在進(jìn)行換填施工時(shí)一定要注意的是換填土中的水分在排水期有排水通道。

1.1.3保溫措施

做好保溫施工可以很好的減弱或者是消除回填土的凍脹作用，現(xiàn)階段聚苯乙烯泡沫保溫材料受到了國(guó)內(nèi)外專家的肯定，這種泡沫有兩種鋪設(shè)方式，一種是單向鋪設(shè)，一種是雙向鋪設(shè)。單項(xiàng)鋪設(shè)主要就是在施工中將泡沫板沿著墻背部進(jìn)行鋪設(shè)，這種施工方法可以使得墻后部土體的雙向凍害為單向凍害，所以能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)墻體的保溫作用。而雙向鋪設(shè)方式是在填土面下水平鋪設(shè)和墻背面鋪設(shè)的方式結(jié)合在一起，這種鋪設(shè)方式在效果上要比單向鋪設(shè)方式好，但是需要注意的是泡沫的厚度要經(jīng)過仔細(xì)的計(jì)算。

1.2底板抗凍技術(shù)

1.2.1結(jié)構(gòu)措施

將板基做成反拱形狀，也就是我們通常所說(shuō)的反拱底板，這種結(jié)構(gòu)具備良好的抗壓性能，同時(shí)其能夠利用自身的特點(diǎn)抵擋凍脹產(chǎn)生的不利影響，在施工中主要使用爆帳擴(kuò)樁來(lái)對(duì)底板進(jìn)行有效的支撐，底板和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相互配合形成一個(gè)相對(duì)比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度要比其他結(jié)構(gòu)更強(qiáng)，研究人員研究出了一種整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)對(duì)抵御凍害有著非常重要的作用同時(shí)結(jié)構(gòu)自身的性能也得到了一定的提升。

1.2.2換鎮(zhèn)措施

板形基礎(chǔ)凍害主要是基礎(chǔ)下土體法向凍脹力引起，換填非凍脹性土，可削弱法向凍脹力，對(duì)板形基礎(chǔ)基底換填法效果明顯.水平方向換填范圍起碼和基礎(chǔ)寬度一致，最好沿基礎(chǔ)邊緣向外延伸0.7倍凍深.換填深度一般為最大凍深的70%—90%，當(dāng)?shù)叵挛惠^低時(shí)取小值，地下水位較高時(shí)應(yīng)達(dá)全部?jī)錾?當(dāng)?shù)叵滤唤咏孛妫龘Q填外更應(yīng)結(jié)合排水措施。

1.2.3排水隔水措施

對(duì)于一些排口跌落差相對(duì)較大的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該在施工的過程中充分的利用出口的較低排水出路這一優(yōu)勢(shì)條件，在其板形基礎(chǔ)的下端設(shè)置符合建筑結(jié)構(gòu)形式的排水設(shè)施，這樣就可以排出基礎(chǔ)下部的水分，如果土層中包含一些承壓能力較弱的防水層時(shí)，通常都會(huì)采用盲溝與排水設(shè)施聯(lián)系在一起，在設(shè)置排水溝的時(shí)候還要充分的滿足整個(gè)建筑物在防滲方面的相關(guān)要求。研究人員研究出了一種隔層封閉基礎(chǔ)措施，在距離凍土層比較近的地方要使用一些防水材料將其包裹起來(lái)，同時(shí)還要做好土基的夯實(shí)工作，這種方式在中型或者是小型的工程中有比較好的效果。

1.2.4保溫措施

地基和基礎(chǔ)的隔熱保溫措施目前使用的有空氣保溫、蓄水保溫、聚苯乙烯泡沫板保溫、陶粒膨脹珍珠巖混凝土保溫.黑龍江省水科所研究了疊層、夾層、空心板三種具有保溫基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)型式，認(rèn)為疊層式能充分發(fā)揮材料的保溫效果.研究了水平保護(hù)和豎向封閉兩種布置方法，認(rèn)為前者較后者有明顯優(yōu)越性.還對(duì)四種材料進(jìn)行底板保溫效果對(duì)比試驗(yàn)，保溫效果的順序是：聚苯乙烯泡沫塑料板、水、陶粒膨脹珍珠巖混凝土、空氣.采用保溫基礎(chǔ)是涵、閘工程抗凍技術(shù)的一項(xiàng)具有突破性的抗凍措施，使基礎(chǔ)可能成為輕、簿結(jié)構(gòu)。

2、渠系水工建筑物總體結(jié)構(gòu)型式抗凍技術(shù)

2.1水閘

2.1.1一字閘

一般開敝式水閘各段基礎(chǔ)都在凍深以上，基礎(chǔ)底板受法向凍脹力，翼墻及邊墻受水平凍

脹力，極易受凍害破壞.所謂一字閘是將開敝式水閘的上下游翼墻和閘室的底板、閘門、工作橋、啟閉機(jī)等集中在一塊豎直的板上，板底深入凍深以下，兩側(cè)深入渠岸，平面上呈一字形，故稱一字閘。其結(jié)構(gòu)布置緊湊、恒載集中.由于將基底變“面”為“線”，徹底消除基底法向凍脹力，僅存在凍層與板側(cè)之間的切向凍脹力，再采用換填、涂憎水材料等措施還能減弱和消除這種力，故總的凍脹力大大減小。

2.1.2篩網(wǎng)式消能工和其它消能工

相關(guān)人員研究出了一種新型的技術(shù)消能率可達(dá)74%^-85%，個(gè)別可達(dá)95%，消能效果好，由于篩網(wǎng)由柱架空，因而抗凍性好，是一項(xiàng)消能新技術(shù)，有發(fā)展前途.配合一字閘作下游消能工使整體一字閘抗凍性能非常好.根據(jù)落差和單寬流量不同，篩網(wǎng)可采用單層、雙層或多層.除篩網(wǎng)消能工外還可采用其它有效的消能工及輔助消能工，所以也在很多工程中有廣泛的應(yīng)用。

2.2橋、渡槽

2.2.1單跨枕梁橋（渡糟）和三跨雙總臂橋（渡糟）

當(dāng)橋溝跨度不大，適宜單跨時(shí)，對(duì)荷載不大的農(nóng)橋及小渡槽在兩岸采用枕梁式基礎(chǔ)，一般枕梁斷面不大即可滿足地基承載力和穩(wěn)定要求，下部采用沙基換填，以減少枕梁凍脹和變形.這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是工程量小，便于施工，由于邊坡水易排出，加之基礎(chǔ)換填，凍脹變形能力小，簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)適應(yīng)凍脹變形能力也好.

2.3涵洞

以剛性底板涵洞為例，為增加涵洞的整體性，減少基礎(chǔ)不均勻變形，防止各節(jié)間產(chǎn)生相對(duì)變位，在涵洞底增設(shè)一整體混凝土底板，成為剛性底板涵洞。

3、結(jié)語(yǔ)

水工建筑在使用中要受到很多因素的影響，尤其是環(huán)境方面的因素對(duì)其使用功能會(huì)有比較重大的影響，我國(guó)水工建筑抗凍技術(shù)研究開始的時(shí)間相對(duì)較晚，但是經(jīng)過很多研究人員的共同努力已經(jīng)有了很大的發(fā)展和進(jìn)步，所以一定要在以后的工作中不斷的對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行深入的研究和推廣。

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