- 相關(guān)推薦
寒冷地區(qū)水工建筑物的凍害與防治研究論文
我國(guó)北方地區(qū)都屬于季節(jié)性凍土區(qū)，其地基土具有凍結(jié)時(shí)膨脹變形，解凍時(shí)融沉變形的特點(diǎn)。因而，修建在此類型地基土上的建筑物存在著不同程度的凍害問(wèn)題，如一些水利工程建筑物變形，出現(xiàn)裂縫，傾斜繼而倒塌。凍害的產(chǎn)生原因既有內(nèi)因也有外因，地基土的凍脹、融沉、冰凍及長(zhǎng)期凍融循環(huán)等自然規(guī)律產(chǎn)生的破壞作用屬于內(nèi)因;設(shè)計(jì)不合理、施工技術(shù)不正確和工程管理不好等人為因素是造成水工建筑物凍害的外因。筆者主要針對(duì)外因進(jìn)行分析后總結(jié)其特點(diǎn)，并提出針對(duì)其特點(diǎn)的行之有效的防治措施。
1 水工建筑物的凍脹破壞種類及防治
凍脹是指土在凍結(jié)過(guò)程中，其內(nèi)部水分凍結(jié)成冰，從而形成冰層、水透鏡體、多晶體冰晶等一系列入侵冰，引起土顆粒之間發(fā)生相對(duì)位移，土體產(chǎn)生程度不同的膨脹現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的凍脹時(shí)，地表會(huì)出現(xiàn)冰凍裂縫、隆崗和凍脹丘等。由于水利工程建筑物在凍土中基礎(chǔ)形式的位置不同，承受的凍脹力也是不同的，基礎(chǔ)構(gòu)造物所受到的凍脹力是單一的或綜合的。出現(xiàn)凍脹破壞現(xiàn)象有以下幾種：現(xiàn)澆砼板在受凍后脹裂形成大面積裂縫，或板縫發(fā)生錯(cuò)動(dòng);在冬季入凍后，小型水閘閘室在凍脹后的上抬位移不均勻，導(dǎo)致底板出現(xiàn)裂縫和閘體傾斜;擋土墻受凍脹發(fā)生前傾、折斷等;水工建筑物的邊坡隔墻由于凍脹會(huì)上抬，上部產(chǎn)生裂縫;涵管進(jìn)出口端的墻頂部由于凍脹產(chǎn)生裂縫;混凝土預(yù)制板砌的渠道、邊坡、渠底受凍而不規(guī)則隆起，繼而錯(cuò)位下滑;水閘上下游扭坡凍脹產(chǎn)生橫縱向裂縫。
應(yīng)用較為廣泛而簡(jiǎn)單的防治方法是換填法，主要是用一些凍脹性弱或非凍脹性的材料如砂、礫石等置換凍脹性土，從而減弱或大體消除基土的凍脹，簡(jiǎn)而言之就是用換土、鋪墊層等來(lái)防治凍害。在采用換填法時(shí)，還需根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)用條件、地基的土質(zhì)情況、地下水位等，來(lái)確定適當(dāng)?shù)膿Q填、墊層厚度。
2 水工建筑物的凍融破壞種類及防治
寒冷地區(qū)或者高海拔地區(qū)混凝土建筑物常見(jiàn)的凍害形式之一就是凍融破壞，是混凝土建筑物的一種老化特征和主要病害，嚴(yán)重威脅水工建筑物的正常運(yùn)行。已硬化的混凝土在浸水飽和或潮濕的狀態(tài)下，由于溫度正負(fù)交替變化(氣溫或水位升降)，混凝土內(nèi)部孔隙水形成凍結(jié)膨脹壓、滲透壓以及水中鹽類結(jié)晶壓等，產(chǎn)生疲勞應(yīng)力，造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的破壞現(xiàn)象稱為凍融破壞。造成混凝土凍融破壞的必要條件主要是混凝土的飽和水分條件、負(fù)氣溫和頻繁的氣溫正負(fù)變化及混凝土的凍融循環(huán)，還有各種原因?qū)е碌幕炷量箖瞿芰档图肮こ坦芾聿簧坪宛B(yǎng)護(hù)維修不利。破壞形式有表層剝蝕，深層陳脹破壞，冰凍裂縫等。
制定合理有效的凍融破壞防治措施可以從幾個(gè)方面考慮：合理確定混凝土抗凍標(biāo)號(hào);嚴(yán)格控制混凝土的水灰比，提高混凝土密實(shí)性;選擇質(zhì)量過(guò)關(guān)的優(yōu)質(zhì)水泥和骨料;加強(qiáng)施工中的質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)，嚴(yán)格規(guī)范施工及時(shí)修改設(shè)計(jì)上的缺陷;加強(qiáng)工程運(yùn)行管理，改善建筑物混凝土構(gòu)建周圍的環(huán)境條件，減少或消除使混凝土凍融的條件。
3 水工建筑物的冰凍破壞種類及防治
根據(jù)冰凍破壞產(chǎn)生原因一般可分為以下 3 種。
3.1 冰拔破壞
當(dāng)冰層和護(hù)坡破壞一起發(fā)生時(shí)，水庫(kù)的水位上升，護(hù)坡板(塊)、齒墻等會(huì)被拔起，繼而旋轉(zhuǎn)、松動(dòng)。水庫(kù)的水位下降時(shí)，冰塊與護(hù)坡會(huì)凍結(jié)到一起，護(hù)坡就會(huì)受到由于冰面下降所產(chǎn)生的彎矩，則護(hù)坡板會(huì)翹起，同時(shí)齒墻會(huì)向庫(kù)內(nèi)傾斜。水庫(kù)內(nèi)的水位下降得愈快，則冰拔現(xiàn)象會(huì)愈嚴(yán)重，尤其在護(hù)坡板 (塊 ) 的尺寸是很小時(shí)，表面為粗糙且整體性相對(duì)差的預(yù)制板、塊石護(hù)坡等時(shí)冰撥破壞則更為嚴(yán)重。
3.2 冰推破壞
水庫(kù)內(nèi)水位由于冰凍產(chǎn)生的變化不大時(shí)，土壩的護(hù)坡會(huì)因?yàn)楸鶎拥呐蛎浰a(chǎn)生的靜冰壓力被推起，如此產(chǎn)生冰推破壞。我國(guó)較寒冷的地區(qū)如東北、西北，這些嚴(yán)寒地區(qū)的大部分水庫(kù)，都有冰推破壞現(xiàn)象的存在。影響冰推破壞的有關(guān)因素分別是壩坡土凍脹壓力的大小和護(hù)坡結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)壩坡間與冰層之間的冰推力大于壩坡抗冰推的強(qiáng)度時(shí)，護(hù)坡就會(huì)被破壞。反之，壩坡與冰層之間的動(dòng)結(jié)力小于壩坡抗冰推的強(qiáng)度時(shí)，冰凍結(jié)面就會(huì)剪開(kāi)，冰層繼而順坡延伸，形成了爬坡，護(hù)坡在此時(shí)不會(huì)有大面積破壞產(chǎn)生。
3.3 凍冰沖擊破壞
主要發(fā)生在開(kāi)春解凍時(shí)，水庫(kù)內(nèi)水凍裂成塊，由于風(fēng)力和水力作用，向壩坡涌進(jìn)，導(dǎo)致大量?jī)隽驯鶋K補(bǔ)推使上壩坡高度超過(guò)壩頂，壩坡和水庫(kù)防浪墻受到?jīng)_擊而破壞。
一般而言對(duì)已建工程可采取的防凍措施有：防止建筑物周邊存水結(jié)冰，調(diào)節(jié)水位高低，壓力充氣、充水，熱風(fēng)法，電熱法，熱水法;在結(jié)構(gòu)和管理上加強(qiáng)防護(hù)，應(yīng)選擇有較好抗凍性的石料，施工時(shí)保證石料的咬緊度，同時(shí)注意護(hù)坡的厚度以及石料塊徑大小，這些都需要通過(guò)抗凍計(jì)算來(lái)確定;合理確定建筑物的位置和布置。
4 總結(jié)
適合我國(guó)北方地區(qū)防止水工建筑物遭受凍害破壞的措施還有很多，然而要根據(jù)具體情況因地制宜的采用防治措施。筆者只是在這里進(jìn)行了分析歸納，總結(jié)了部分防治措施。實(shí)際中，防止建筑物遭受凍害的技術(shù)措施還需和建筑物的結(jié)構(gòu)、防滲等結(jié)合起來(lái)綜合考慮，既防凍害，又增加建筑物的效能，這樣較為理想。
【寒冷地區(qū)水工建筑物的凍害與防治研究論文】相關(guān)文章：
寒冷地區(qū)大型煤氣化裝置建筑設(shè)計(jì)論文10-11
鹽環(huán)定揚(yáng)黃工程中水工建筑物侵蝕破壞現(xiàn)狀與對(duì)策的論文10-10
建筑物移位基礎(chǔ)托換技術(shù)對(duì)比研究論文10-12
改善少數(shù)民族地區(qū)的小學(xué)教育研究論文10-10
水工建筑物巖層基礎(chǔ)保護(hù)層開(kāi)挖施工工藝論文10-10
地測(cè)防治水工作總結(jié)12-14
建筑物防雷接地設(shè)計(jì)論文10-12
黔南地區(qū)少數(shù)民族傳統(tǒng)體育的文化人類學(xué)研究論文10-12