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1、H工程建设与管理i-TECH中国高新技术企业水工建筑物的冻胀破坏和防治措施文/饶忠民【摘要】本文分析了水工建筑物冻胀现象和冻害产生的原因以及破坏特征,提出了相应的防治措施,供大家参考。【关键词】冻胀破坏防治水工建筑物1前言不均匀性.冬季路基冻结后,路面不均匀的隆起,柏油路面出现裂缝,所谓冻胀,系指土的冻结过程中,土中的水份冻结成冰,并形成开春回暖,雨水沿裂缝入渗,增加了路基的含水量,上层冻土首先融冰层,水透镜体,多晶体冰晶等的冰入侵引起土颗粒之间相对位移,化,下层未融化的冻土便形成暂时的隔水层,消冻后的路基表层土,因而使土体产生不同程度的膨胀现象。严重冻
2、胀,会使地表出现冻含水量较高,在往来车辆频繁的碾压和震动下,发生皮软和液化现胀丘、隆岗和冰冻裂缝等。象,造成道路翻浆,路面破坏。2水工建筑物冻胀现象分析3冻害产生的原因和破坏特征水工建筑物的基础形式及基础在冻土中的位置不同,所受到的水工建筑物发生冻害的原因是地基上冻结界面处产生的冻胀应冻胀力也往往不同,基础构造物受到的冻胀力可能是单一的,也可力。冻胀力分为:作用于基础底面的法向冻胀力、作用于基础侧表面能是综合的。下面就水工建筑物常见的冻胀破坏现象及防治措施做的切向冻胀力和侧向水平冻胀力等。如下分析。(一)桩基础桥的冻害破坏水工建筑物冻胀破坏现象的原因:在
3、切向冻胀力的作用下,桥桩基础常常被不均匀地拔起来。通常(1)小型水闸闸室冻胀后向上抬升,灌区小型水闸底板厚度不沟渠较深、夏季过水部分处的桩上拔量越大,沟渠两侧的桩上拔量大,一般基础都没有伸入冻结深度以下,特别是基础下边粘性土的越小,边桩一般不产生冻拔现象。这样就会使桥面沿纵向呈“锣锅”地方,冬季基础冻后,闸室向上抬升位移,由于冻胀不均匀性,有时形,桩基础一旦产生冻拔则不易制止住。桩发生冻拔后很难恢复原导致底板裂缝,或闸体倾斜。位,而且桩的冻拔量将逐年累积。由于埋入土中部分不断减少,冻(2)大面积现浇砼板产生冻胀裂缝,或板缝错动。拔则逐年加剧。如:多浪水库
4、新放水闸,闸后海漫段右侧砼护坡,砼板下土壤(二)板形基础建筑物的冻害破坏属亚砂性土,砼板厚30cm,由于冻胀不均匀性,两块板之问沿分离缝水工建筑物中的水闸底板、闸前铺盖、闸后护坦均属于板形基上下错动4～5cm,消冻后不能复位。础。板形基础冻害破坏原因是法向冻胀力和切向冻胀力对板形基础上游水库砼防浪护坡板,为现浇砼薄板,板下铺一层塑膜,板发生作用。在实际工程中的大面积板形基础埋深多小于冻深。即使厚12cm,长宽各215、236cm,基础系原来水库防浪土缓坡,以人工杂埋深等于冻深,其下部,当板形基础较厚时,基础侧面上还将受较大细的砂土、亚砂土为主,部分有亚粘
5、土,冬季在水位变动区,发生大切向冻胀力的作用。因此,板形基础建筑物常常被冻胀力抬起来,或范围冻胀现象,砼板沿中隔墙水平缝隆起,一般3～5cm,最大13cm,使形建筑物产生各种形式的破坏。另外,板形基础的冻胀和融沉不部分板出现水平裂缝。由于冻胀的不均匀性,亦有错动,高并1～5cm均匀,使板形基础本身及其上部结构受力而产生强度破坏,在实际不等。工程中的板形基础,其冻胀变化多数受到约束,法向冻胀力随约束(3)水工建筑物边坡隔墙冻胀上抬或上部裂缝。度的增加而增大,板形基础的约束使作用于板形基础下的法向冻胀(4)挡土墙冻胀后折断或前倾:多发生在薄的重力式挡土墙,小
6、力增大。工程实践证明,闸底板的冻胀裂缝多沿纵向分布,且多集中型水闸的无筋直立翼墙和砖、石浆砌挡土墙,冬季冻结后,挡土墙顶在板形基础纵向的中心线附近。上述冻胀裂缝的产生和分布特征是端受到比较大的水平冻胀力,导致挡土墙(或翼墙)前倾或折断。和板形基础所受到的约束条件密切相关的。(5)混凝土预制板衬砌的渠道,边坡(或渠底)冻胀后。不规则地(三)挡土墙的冻害破坏特征隆起,甚至错位下滑。挡土墙墙背的土发生冻结时,挡土墙受力主要是作用于墙背的(6)涵管进出口端墙顶部裂缝:因为涵管进出口直接同外界进水平冻胀力,水平冻胀力较之土压力要大几倍甚至十几倍。土压力行热交换,冬
7、季冻结时进出口部位的冻结速度和作用于底部的法向和水平冻胀力的交替循环作用,导致挡土墙发生墙体裂缝、断裂、倾冻胀力。大于涵洞洞身中部,同时涵管进出口往往又是堤的坡脚部斜和倒塌等现象。位,填土薄,上部荷载比涵洞洞身中间小,端墙两头伸入渠坡内受到4防冻措施较大的约束力,两端墙中部的约束力最小,容易产生裂缝,这是涵管4.1排水防治进出口冻胀上抬造成的。引水渠线应选在高处并做成填方,尽可能将地下水位降至临界(7)水闸上下游扭坡冻胀产生纵横向裂缝:扭坡直墙端一般系冻深以下。若地下水位不能降至安全深度,可设置隔水层。渠堤顶面由重力式挡土墙结构,渐变到成为板式护坡,扭坡
8、前半截结构尺寸应向外倾斜,以利排除雨雪水。较大,而其所承受的冻胀力(以水平冻胀力
