中小型水工建筑物冻害成因及其防治措施

《中小型水工建筑物冻害成因及其防治措施》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中小型水工建筑物冻害成因及其防治措施摘要：水工建筑物出现冻害是因为基础土质低温冻结后出现冻胀而对建筑物造成的伤害，简称冻害。外荷载、土质、气温等因素都是导致冻害的外部因素。混凝土与细粒土间孔隙中存在的水份以及中小型水库水面结冰，都会产生静冰压力和冻胀，严重威胁水库建筑物的寿命与安全性。分析中小型水工建筑物冻害产生的原因，并具有针对性的提出防治策略与措施，对水工建筑物的建设与维护具有重要意义。关键词：水工建筑物；冻害成因；防治中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198(2015)17021201寒冷地区建设

2、的水工建筑存在特别普遍的冻害现象，就黑龙江省而言，很多灌区特别是涝区，因为地基土大部分是黑色和黄色的粉质土壤，其具有较高的地下水位，土壤冻前饱含水分，一旦受冻的膨胀性较大，所以大部分中小型水工建筑存在冻害情况。无论是砖木结构，还是钢筋混凝土结构；无论是现浇式，还是预制式的闸、涵、桥等建筑都会出现冻害。因为冻害破坏，为工程建设、工程管理、工程效益、工程维修等环节造成严重危害。1水工建筑物出现冻害的原因1.1冻胀力混凝土或者地基土受低温影响而冻结时，其含有的水份凝结成冰，冰将没有结冻的水份在冻结锋面上聚集起来形成冰晶体，其

3、体积不断增加而产生的作用力就是冻胀力，此力对建筑物有不同的作用方向，通常包括竖向、水平方向和切向的冻胀力。冻胀力损害水工建设物，让混凝土和基础土的结构出现变化，削弱建筑物强度。第一，竖向冻胀力。混凝土冻胀过程中会受到地基的制约而产生作用于混凝土底面的垂直向上的力。当基础土属于冻胀性土壤或者基础埋置深度较设计冻深少时，就会产生竖向冻胀力。第二，水平方向冻胀力。中小型水工建筑物基础侧面或者挡土墙后的土冻胀，在基础侧面或墙上就会出现水平作用的力，其力度大小与墙后填土冻胀的数值呈现出正比例关系。第三，切向冻胀力。中小型水工建筑

4、物桥墩、物桩基础周围出现土壤冻胀情况时，因为受到基础约束而产生作用于基础侧面的向上力。基土与基础之间存在的冰结力是传逆、形成冻胀力的有效平台。1.2冰压力中小型水工建筑所具有的冰压力，基本分为静冰压力与动冰压力两种。动冰压力就是水工建筑遭受流冰冲击，会导致建筑物受到剪切、挤押等破坏。静冰压力是冰层温生膨胀出现的压力，冰层受到温度上升的影响而产生强烈爬坡，混凝土板被凝结于一处，由于冰盖上爬而长高，导致混凝土弯曲、断裂等损害。1.3蠕动变形水工建筑的地基土在气温到达零下时，冻土冰体会出现变形情况，其体积逐步减少，所出现的压

5、力会导致冰点的下降，进而冻土会出现融化流动的情况。1.4冻融负温下结冻而升温后融化就称之为“冻融”。冻融的反复循环，能破坏水工建筑物，尤其是位于水位变化区域内的混凝土表面，当冻结时其体积会膨胀，而融化时冰变成液体流到混凝土外，原来的形态则难以恢复，降低了混凝土应有的弹性，造成钢筋的容蚀与外露现象，进而提高冻胀的损伤，并导致恶性循环。2水工建筑物防治冻害的策略2.1勘探环节防控冻害的措施中小型水工建筑物既要进行常规勘测，要全面认识工程处于地下埋深以及排泄与补给的相关条件，包括：（1）土壤的系数、导热性、含水量、粒径、种类

6、等；（2）日均温度、年均温度、最冷月份温度等；（3）冻土情况、冰情资料等具有抗冰冻功能的材料。上述数据为建设与维护水工建筑物设计实施抗水冻策略提供基础性依据。2.2设计环节防控冻害的措施第一，换回填土。按照遮阴水平、日照条件、建设级别等条件计算并确定土壤冻胀量、基础冻深、设计深度。设计过程中，要考虑到回填土、基础换土对冻胀力和基础深度的降低因素。I级到V级置换冻胀地基时，要选择非冻胀性土壤，就是不超过0.05mm颗粒含量根据质量比一定要低于质量总数的6%，原状土壤与置换材料间要安放过滤层，并设计出性能优秀的排水条件。如

7、将置换物投影轮廓线向外移动0.5m，其冻胀力就可以降低80%到85%,置换深度通常达到冻深的70%到80%。第二，排水。当水工建筑物土壤含水量高于冻胀起始含水量时，应该排出多余水份，并运用恰当方法控制地下水或地表水渗入土壤中，如挡土墙在符合渗径要求的基本条件下，要在相应位置设计出排水孔。渠道线路要设计成高线以避免地下水带来的损伤，要在沟渠旁边栽植杨树、柳树，以发挥出生物排水的功效。第三，保温策略。水保温方式：在物质中水具有最强大的热容量，水结冰时释放出的潜热能可以降低冻深。据实际经验，2米的冰土相当于1米的冰层。农业库

8、堤河水工施工项目要求建设43米长的倒虹吸混凝土方涵，其上为了避免冻结锋面直到底部设计出1.4米的回填土层，回填中要选择填水性良好的砂粒，让沟道水和回填层间设计的虹吸管中间隔一定距离的水层，进而降低载吸管中水面结冰的厚度。运用稻草添堵进出水，确保虹吸管在第二年春季可以顺利过水。另外要铺设保温材料，中小型水工建筑物应该选择泡沫珍珠岩或