中小型水工建筑物冻害及其防治

1、中小型水工建筑物冻害及其防治刘亚凤张本秋王力军廉贵臣 (黑龙江农垦勘测设计研究院佳木斯 154000 (佳木斯市水利局 154000寒冷地区水工建筑物的冻害十分普遍 , 以黑龙江省来说 , 有许多灌区 , 尤其是涝区 , 由于地基土质多为黄色和黑色的粉质壤土 , 而且地下水位较高 , 冻前含水量大 , 地基土冻 胀强 , 因此中小型水工建筑物遭受冻害破坏 相当普遍 。 不管是预制装配式的 , 还是现浇 的 ; 不论是钢筋混凝土的 , 还是砖木结构的 ; 浅基础的或者是深基础的桥 、 涵 、 闸等各种水 工建筑物都有不同程度的冻害 。流灌区 , 即查哈阳灌区 ,的占 83%,、 。1水工建筑物冻

2、害的原因季节冻土区水工建筑物冻害成因可分为 内因和外因两部分 。 其中地基土冻胀 、 融沉 、 冰冻及长期冻融循环等是自然规律所产生的 破坏作用 , 属于造成水工建筑物冻害的内因 。 而设计不合理 、 施工技术不正确和工程管理 不好等原因是人为因素 , 属于造成水工建筑 物冻害的外因 。(1 水工建筑物在地基土的冻胀作用下 破坏 。地基土中的水冻结成冰时 , 产生胶结力 , 使冻土与基础牢固地胶结在一起 。 当土中的 水冻结成冰的同时 , 体积膨胀 , 当这种膨胀足 以引起土颗粒间的相对位移时 , 就形成冻结 时土体积的膨胀 , 即称之为土的冻胀 。 由于水 工建筑物基础与冻土胶结在一起 ,

3、它对土的 冻胀产生了约束作用 , 冻土就会对基础产生 冻胀力 , 在不均匀冻胀的作用下 , 当冻胀力足 以造成水工建筑物产生不允许变形或者丧失 稳定性时 , 建筑物则产生冻胀破坏 , 这就是季 。 (2破坏, , 冰变 , 从而使土进一步压缩下沉 。 由于水工建筑物 各部分地基土的土质和含水量的不均匀 , 并 且融化深度也不一样 , 因而造成建筑物各部 分的不均匀沉降 , 当沉降量超过建筑物的允 许变形量时 , 建筑物则会破坏 。 季节冻土区水 工建筑物单纯由融沉作用破坏的不多见 , 但 由于融沉作用加重破坏的还是较多的 。 (3 在冰荷载作用下水工建筑物的破坏 。 在寒冷地区 , 冬季河流

4、、 水库 、 湖泊等水 域都有不同程度的结冰 、 封冻 、 解冻的过程 , 冰层厚度自 0. 30. 8m 不等 。在封冻 、 解冻 期间 , 水工建筑物因受静冰压力或动冰压力 作用而造成破坏 , 特别是水库工程受此害更 为严重 。(4 季节冻土区水工建筑物在历年冻融 循环及寒冻风化作用下加速了工程破坏 。 (5 不正确的施工技术造成建筑物冻害 破坏 。如浆砌石挡土墙灌浆不满 、 墙背不平整 、 不构缝 、 易挂霜结露或形成冰楔 , 会产生不规 34第 4期 (总第 165期 东北水利水电则裂缝或水平裂缝 。 不合理的冬季施工加深 了冻深 , 造成了工程受地基土冻胀作用而 破坏 。(6 工程设

5、计不符合季节冻土区客观 情况 。在设计中没有考虑冻胀力的作用 , 又没 有采取防治冻害的措施 , 因此在地基土作用 下使建筑物丧失稳定性而破坏 。2水工建筑物冻害防治211防冻害工程设计在设计之前 , 必须查明土质和地下水情 况 ; 了解本地气温 、 冻胀 、 降雪 、 冻深等有关特 性 ; 确定合理的基础埋置深度 ; 尽量减小结构 的平面尺寸 , 力求结构紧凑 ; 选用刚度大 、 抵 抗不均匀 、 冻胀能力强的结构 ; 除按一般方法 设计 , 使其满足建筑物强度 、 刚度 、渗要求外 , , 进 行强度 、 稳定性 ,要求 ,212:(1 板形基础 。 当板形基础不能满足抗冻 胀要求时 ,

6、可采取抗冻胀的结构措施或工程 措施 。 在抗冻胀设计中 , 应首先考虑采用结构 措施 , 如采用一字闸 、 筛网消能工 、 锚固底板 、 反拱底板 、 枕梁桥等 。 只有当条件不允许或采 用结构措施不够经济合理时 , 才采用抗冻胀 工程措施 。 其工程措施主要有以下几种 :置换法 , 用非冻胀性土置换地基土 。 隔层封闭法 , 用土工模把地基土分层 包裹封闭 。用压实法或强夯法压密地基 。采用保温措施 , 分为水层保温和采用 保温基础两种 。排水法 , 即设置排水设施 , 如盲井 、 暗 管 、 反滤等 。(2 桩墩类基础 。 当桩墩类基础不能满足 切向冻胀力作用下的抗冻拔要求时 , 可采用

7、抗冻结构措施或工程措施 。防止桩基冻拔的结构措施主要有增加桩 基入土深度和采用扩大式锚固基础两种 。 前 者是利用融土的摩阻力 , 后者是利用冻胀反 力来克服切向冻胀力 、 保持桩基稳定 。 扩大式 桩基的型式很多 , 有锚固底梁基础 、 爆扩桩基 础 、 锚固环式基础等 。制 , , ,。 对不能满足抗冻胀要求的挡 土墙单独或综合采用下述措施提高挡土墙的 抗冻胀能力 。选用适应冻胀变形能力强的结构型 式 。 优先选用悬臂式挡土墙 , 墙基础尽可能采 用扩大式条形基础 , 墙基底板埋深要求等于 设计冻深 。采用消除或削减挡土墙后土体冻胀的 措施 。 挡土墙体设排水孔 , 挡土墙迎土面要求 平整光滑 , 在满足渗径要求的前提下 , 墙后回 填土可用非冻胀性土置换 , 也可采取排水措 施或用聚苯乙烯泡沫板