談渠系建筑物設(shè)計中的凍害防治措施

閆軍林

【摘要】最近幾年，我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，經(jīng)濟(jì)水平上升飛快。水利、水電等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的比重也在增大，對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有巨大的推動作用。而且我們國家面積廣大，地質(zhì)種類復(fù)雜，渠系建筑物施工時，采取的施工技術(shù)也不一樣。渠系建筑物大多被用在水工建設(shè)中，容易遭受凍脹破壞。本篇文章對此分析了，認(rèn)真探討渠系建筑物的凍害問題造成的原因和后果，并提出了防治措施。

【關(guān)鍵詞】渠系建筑物；凍害防治措施；設(shè)計

由于我國面積廣大，所以嚴(yán)寒地區(qū)所占比例也很大。比如說，新疆地區(qū)，就屬于嚴(yán)寒地區(qū)，這個地方遠(yuǎn)離海洋，氣溫相對較低，水工建筑物時常會發(fā)生凍脹破壞，影響水工建筑的使用。在使用時，由于受到凍害的影響，工程建筑的使用期限也會減少，影響工程的經(jīng)濟(jì)效益。

一. 渠系建筑物的凍害問題

我國面積廣大，各個地區(qū)的地質(zhì)狀況也不大一樣，土壤中的含水量各不相同，部分地區(qū)還會發(fā)生季節(jié)性凍土現(xiàn)象，在發(fā)生凍結(jié)的過程中，由于土壤中含水量的不同，基土融沉發(fā)生的也不均勻。如果在這種地區(qū)，修建建筑物，地基的影響會很大，甚至是無法使用。因為渠系建筑物修建的位置特殊，發(fā)生凍害的可能性就更大。據(jù)有關(guān)資料顯示，渠系水工建筑物凍害現(xiàn)象發(fā)生頻繁，嚴(yán)重影響了渠系水工建筑的使用。

二.渠系建筑物凍脹破壞機理

渠系建筑物凍脹破壞是因為氣溫低，地基中水分凍結(jié)，土體發(fā)生膨脹造成的。

（一）基礎(chǔ)面的凍脹力

使渠系建筑物發(fā)生凍脹的原因是多方面的，比如說氣溫、水分、土壤等，都是可能影響凍脹力產(chǎn)生的因素。

（二）基底不均勻移動

在凍脹力的作用下，會影響基底的受用力，使渠系建筑物發(fā)生上抬或斷裂現(xiàn)象。

（三） 法向凍脹力、切向凍脹力

法向凍脹力、切向凍脹力也會影響水工建筑的使用，使渠系建筑物發(fā)生凍脹，破壞肌理。

三.中小渠系建筑物出現(xiàn)凍害問題的原因

（一）板基礎(chǔ)受到凍害

如果板基礎(chǔ)受到凍害，那么造成的結(jié)果就是發(fā)生切向凍脹力，使板基礎(chǔ)的底部和周邊都處在凍層里，然后法向凍脹力與切向凍脹力相互作用，造成板基礎(chǔ)的凍脹上抬。當(dāng)板基礎(chǔ)位于下層的時候，因為面積的原因，凍脹力總是超過總外力，也能造成造成板基礎(chǔ)的凍脹上抬，再或者渠系建筑物的寸與配筋與板基礎(chǔ)強度不合適時，板基礎(chǔ)也會發(fā)生上抬。

（二） 擋土墻

因為擋土墻在渠系建筑物中的應(yīng)用廣泛，所以在平時要注重對擋土墻的維護(hù)。造成擋土墻損壞的原因主要有以下幾種：

（1）滲透破壞

在我國寒冷的地區(qū)，由于氣溫低，受凍害作用大，容易發(fā)生滲透破壞。我們說的凍害，指的就是填土建材的含水量低于塑造限制時，土壤體積就會收縮。尤其是在多雨的時候，滲徑短路的現(xiàn)象更加嚴(yán)重，造成建筑物地基的不穩(wěn)定。

（2）土體發(fā)生凍脹

在土體凍結(jié)期內(nèi)，墻體會受到各方凍脹力的作用，發(fā)生位置的移動。凍結(jié)期結(jié)束后，移動的位置又不能馬上復(fù)原，經(jīng)歷幾次后，墻體傾斜的位置會更加嚴(yán)重。

（3）基土融沉

當(dāng)?shù)鼗鶅?nèi)發(fā)生凍脹時，土壤內(nèi)的含水量就會增加。如果遇到氣溫回升，基土就會融化，造成發(fā)生基土融沉。

四. 渠系建筑物設(shè)計措施

（一）設(shè)計簡單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

在以往的施工經(jīng)驗中得知，渠系建筑物外形在設(shè)計時要盡量設(shè)計的簡單明了，這樣收到凍脹力的作用越小，進(jìn)而使其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。所以，我們對渠系建筑物的平面及里面進(jìn)行設(shè)計時，一定要牢牢記住簡單這個原則。

（二）建筑物各部分要合理分割

在我國一些寒冷的地區(qū)，對基礎(chǔ)淺的中小型渠系建筑物進(jìn)行防凍害設(shè)計是非常重要的，可采取以下幾種方式：

（1）在施工時，將護(hù)墻和洞身分開澆筑，分割進(jìn)出護(hù)墻和洞身，洞頂扣帶弧形胸墻。

（2）因為胸墻和護(hù)墻本身存在著不同程度的凍脹變形，所以我們在施工時要將胸墻、護(hù)墻分塊，使其相匹配。

（3）渠系建筑物管節(jié)間要采用柔性方式連接，保證其可適應(yīng)凍脹變形和防滲防沖。

（三） 用砂礫石墊層換填地基凍脹性土

現(xiàn)在一般采用的防凍措施是換填法，是使用最廣泛的一種措施。通過將原來的不抗凍的砂礫石等材料換成抗凍材料，減少或避免出現(xiàn)建筑物地基的漿脹，在我們對渠系建筑物進(jìn)行實際操作時，要保持地基土的全部凍結(jié)深度，這樣才能進(jìn)行換填，因為換填的深度與工程的成本和防凍的效果有著密切的關(guān)系，所以，我們要充分考慮實際的情況，進(jìn)行換填。根據(jù)所在渠系建筑物的種類、可允許結(jié)構(gòu)變形的程度和土質(zhì)的情況等，計算出合適的換填深度。

（四）水分轉(zhuǎn)移條件的改變

（1）通過打排水井，降低地下水位

工程修建的地方，地下為沙礫石透水地區(qū)，粘土層厚度可達(dá)2—3米，在修建的過程中，我們可以采取打排水井的方式，降低地下水位。

（2）運用灌漿法，改變水分轉(zhuǎn)移的條件

我們可以運用灌漿法，在地層中灌入化學(xué)原料，將地下的土地變得堅固起來，堵住水分流通的毛管通道，使水分轉(zhuǎn)移變得困難或無法轉(zhuǎn)移。

（3）利用不透水的材料進(jìn)行絕緣保溫

我們可以通過在建筑物的底部和周圍鋪設(shè)材料，這種材料得是有一定的厚度的，并且是不透水的材料，來改變地下的溫度，減少地表受凍的深度，這樣還可以改變水分轉(zhuǎn)移的方向，使凍脹情況少出現(xiàn)或盡可能的不出現(xiàn)。

（4）通過改變地溫，減少凍深，減少凍脹

我們都知道冰是在零攝氏度下形成的，如果想要減少凍深，我們就必須要保持地基溫度在零攝氏度以上，防止水分發(fā)生轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)凍脹的情況。在實際的操作中，我們可以通過以下幾種措施來提高溫度。第一：尋找一些價格低廉且容易找到的材料（麥秸、樹葉等），鋪在建筑物容易受凍的地方。第二：我們可以利用水溫來防止凍脹現(xiàn)象的出現(xiàn)。第三：將涵洞進(jìn)出口堵住，達(dá)到保溫的效果。

總結(jié)

我們可以在實踐中得知，渠系建筑物在設(shè)計的時候，工程人員就應(yīng)該深入實地去了解情況，對整個工程進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃，還要掌握工程項目所在地的地質(zhì)情況，氣候情況等，為以后的設(shè)計方案打下一個良好的基礎(chǔ)。在設(shè)計方案時，要做多手準(zhǔn)備，然后選擇最好的，最適合當(dāng)?shù)氐脑O(shè)計方案，再根據(jù)設(shè)計方案，選擇合適的防凍措施和方法，使工程項目達(dá)到一個最佳的完成效果。

參考文獻(xiàn)：

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