渠系建筑物设计中的冻害防治措施探讨

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1、渠系建筑物设计中的冻害防治措施探讨摘要：近年来，随着我国经济发展，水利、水电等基础设施建设在推动我国经济发展中占据了重要的作用。由于我州幅员面积广阔，不同施工地段我们采取的施工技术也不尽相同。其屮渠系建筑物为保障渠道正常运行，发挥其各种功能，被广泛地应用于水工建设中。但是受自身环境特性的影响，渠系建筑物容易遭受冻胀破坏，从而影响其发挥应有的作用。文章主要探讨了渠系建筑物的冻害问题，剖析了冻胀破坏机理与出现冻害的原因，探究了防治措施。关键词：渠系建筑物；冻害；防治措施当前，我州的剑川县、洱源县、漾滇县等地

2、区中北部海拔较高的区域相对较寒冷，水工建筑物冻胀破坏情况时有发生，严重影响了水工建筑的使用功能。即在使用过程中，由于受到冻害问题，渠系建筑物的工程效益与运行安全管理都受了较大影响。冻害现象的发生，轻者会导致水工混凝土建筑物出现裂缝、倾斜，重者会导致建筑物的坍塌，影响工程建筑的使用寿命，进而对工程的经济效益与社会效益产生不良影响。1渠系建筑物的冻害问题我州幅员广阔，土壤中含水量不同导致区域土地地质状况也不尽相同。基于不同地基上修建的建筑物会因为地基的变形程度而发生不同程度的破坏，程度较深者会影响建筑物的使

3、用功能。对于渠系建筑物来说，由于其本身建筑的一般修建在灌排渠道上，地下水的水位较高，而灌区面积较小，导致了渠系及其建筑物的过流量比较小，导致了冻害现象较为突岀。根据相关调查显示，我州中小型渠系水工建筑物冻害现象时有发生，增加了运行维修成本与使用寿命，加大了运营管理的难度，使工程难以发挥应有的作用。2渠系建筑物冻胀破坏机理渠系建筑物的冻胀破坏指的是地基中的水分由于冻结而造成土体膨胀，而这种膨胀由于受到外界的约束就会产生膨胀压力，如果渠系建筑物的内在强度不能抵抗膨胀压力时，就会发生大幅度变形而造成破坏。2.

4、1基础面的冻胀力产生冻胀的外界因素有：外界气温较低、土壤屮水分较多、地质较软等，外界因素的不同导致产生的冻胀力的大小也不尽相同。其中，从冻胀的破坏形式上来看，可分为垂直变位与水平变位，我们将冻胀力在结构面的作用分为垂直于基础底面的法向冻胀力P1、沿基础侧面的切向冻胀力t和水平冻胀力P2,详见图1：2.2基底不均匀移动基底不均匀指的是在冻胀力的作用下，渠系建筑物会造成整体不同程度的上台或断裂现象。即基底受到冻胀压力的作用下，支挡物发生移动或破坏，详见图2：2.3法向冻胀力基底的法向冻胀压力主耍随着桩基底部

5、的深度变化而变化通过相关试验观测我们发现，法向冻胀力P1沿深度H的变化曲线见图3：从上图我们可以发现，当桩法向应力随着桩基础的深度增加而逐渐减小，直至埋至160厘米处，法向应力达到一般建筑物可能抗衡的程度。2.4切向冻胀力基底的切向冻胀力主要随着冻结深度的变化而变化，其最大值岀现在主冻胀带。而切向冻胀力丫与含水量有关，即在一定的温度下，工与含水量W的关系详见图4：从上图我们可以发现，当土壤中的含水量超过某一定值丫后，切向冻胀力对着含水量的增加而不断增大，之后丫会达到峰值，再然后切向冻胀力随着含水量的增加

6、而逐渐减小。3渠系建筑物岀现冻害问题的内在原因3.1板基础当板基础受到冻害时，会在法向冻胀力的作用下，基础的两侧以及底部都会置于冻层之内，进而与切向冻胀力在联合作用下造成班级出的冻胀上抬。板基础至于冻层Z下时，由于自身的面积较小，导致冻拔力总是大于总外力，进而影响整个板基础。其中，当尺寸与配筋都超过板基础强度时，也会导致板基础上抬。3.2挡土墙挡土墙的损坏也是产生渠系建筑物冻害的一项重要内在因素。在中小型的渠系建筑中，挡土墙的应用十分广泛，而造成其损坏的原因主要有以下三种状况：第一，渗透破坏，在温度较低

7、的地区，填土建材在冻害的作用下造成侧向渗透破坏。所谓的冻害其实就是指填土建材的含水量低于塑造限制时，土壤会发牛体积收缩的现象。这种破坏的结构就是填土建材与墙体之间形成裂缝，在春季多雨季节，会产生渗径短路，将土带走，导致渠系建筑物的倾斜。第二，土体冻胀。即在冻结期内，墙体受到切向冻胀力以及法向冻胀力的双重作用下，会产生前倾变位。而当气温回温的时候,位移的位置又不能及时回复，反复几次后，墙体就会倾斜，更严重的会发生倾倒。第三，基土融沉。造成基土融沉的原因是因为地基内产生冻胀时土壤内的含水量会增加，进而导致气

8、温回升时基土融化，降低地基的承载力，发生基土融沉。4渠系建筑物设计措施4.1建筑物的平面和立面设计力求简单对于中小型渠系建筑物來说，我们发现，在外形的布置上越简单的其适应力越强。中小型渠系建筑在冻胀力的作用下，会受到弯、剪、扭等各种内力作用，进而影响建筑物整体的平衡性。因此，我们在建筑物的平面和立面的设计上，力求简化。4.2建筑物各部分要合理分割对于寒冷地区，中小型渠系建筑物的防冻害设计关键就在于建筑物各部分分割的合理性以及变形缝的设置位置