水工建筑物抗凍技術的研究

鞠麗秀

黑龍江農墾科技職業學院 黑龍江哈爾濱 150431

摘要：水工建筑使用的過程中，抗凍技術的使用是十分重要的，但是建筑工程的結構形式也存在著比較大的差異，所以不同的建筑結構形式也需要采取不同的抗凍技術，本文主要分析了水工建筑物抗凍技術的研究，以供相關人員參考和借鑒。

關鍵詞：水工建筑物；抗凍技術；工程結構

水工建筑在投入使用的過程中會受到外界環境的影響，尤其是在一些溫度相對比較低的地區，水工建筑凍害現象，所以為了保證水工建筑的正常運行，采取一定的措施做好建筑抗凍施工是十分必要的，以下筆者就抗凍技術的具體實施進行簡要的闡述。

1、水工建筑基本結構抗凍技術

1.1擋土墻抗凍技術

1.1.1結構措施

在當今的水工建筑中，擋土墻已經有了非常豐富的形式，相關人員對季節性的凍土進行了簡要的研究，在這一過程中選擇了平面和拱形墻面，經過了長期的試驗，研究人員發現該結構屬于一種柔性結構，這種結構自身具備良好的凍脹適應能力，同時該結構在工程造價方面也占據著很大的優勢，它要比懸臂式擋土墻節約30%到40%的工程成本。

裝配式空箱擋土墻也是一個非常常見的結構形式，這種結構在我國東北和西北等地區已經使用一段時間，為了能夠實現更好的抗凍效果應該對箱格的施工質量予以嚴格控制，在施工的過程中，應該在箱格的內部填充一些抗凍性比較好的砂礫土，同時在施工的過程中還要重視錯縫的組合形式，這樣才能保證結合面的強度，采用這樣的施工方式還可以防止大量的水滲入到結構中，如果施工中采用不當的處理方式就很有可能使得箱格出現裂縫，從而影響了結構自身的安全性和穩定性。

在上個世紀70年代，我國的土工結合材料發展速度較快，同時筋土技術也有了很大的發展，在這樣的背景下，筋土擋土墻技術使用的領域更廣，范圍也更大，一些科學家也認為織物加筋結構對控制結構變形有著非常重要的作用，所以結構整體的安全性也有了很大的提升。

1.1.2換填措施

在擋土墻基礎和墻的背面回填一些非凍脹土可以有效的減弱墻基和墻背部所承受的凍脹應力，這樣也實現了對凍害的有效控制，這項措施不僅在國外有著較為廣泛的應用，同時在國內的很多地區也有著比較廣泛的應用，在該技術施工的過程中主要是要采取措施確定合理的換填斷面，國外的一些發達國家采用的是從墻背部引和地面成40度的線這條線要和凍結線相交，最終形成一個交點，換填的效果是非常好的，換填率甚至可以達到100%，我國的有關專家在這一基礎上也做了一定的研究工作，提出了一種實施起來比較方便的方法，我們將這種方法稱作三點連線法，在進行換填施工時一定要注意的是換填土中的水分在排水期有排水通道。

1.1.3保溫措施

做好保溫施工可以很好的減弱或者是消除回填土的凍脹作用，現階段聚苯乙烯泡沫保溫材料受到了國內外專家的肯定，這種泡沫有兩種鋪設方式，一種是單向鋪設，一種是雙向鋪設。單項鋪設主要就是在施工中將泡沫板沿著墻背部進行鋪設，這種施工方法可以使得墻后部土體的雙向凍害為單向凍害，所以能夠實現對墻體的保溫作用。而雙向鋪設方式是在填土面下水平鋪設和墻背面鋪設的方式結合在一起，這種鋪設方式在效果上要比單向鋪設方式好，但是需要注意的是泡沫的厚度要經過仔細的計算。

1.2底板抗凍技術

1.2.1結構措施

將板基做成反拱形狀，也就是我們通常所說的反拱底板，這種結構具備良好的抗壓性能，同時其能夠利用自身的特點抵擋凍脹產生的不利影響，在施工中主要使用爆帳擴樁來對底板進行有效的支撐，底板和鋼筋混凝土結構相互配合形成一個相對比較穩定的結構，這種結構的剛度和強度要比其他結構更強，研究人員研究出了一種整體鋼筋混凝土結構基礎，這種基礎結構對抵御凍害有著非常重要的作用同時結構自身的性能也得到了一定的提升。

1.2.2換鎮措施

板形基礎凍害主要是基礎下土體法向凍脹力引起，換填非凍脹性土，可削弱法向凍脹力，對板形基礎基底換填法效果明顯.水平方向換填范圍起碼和基礎寬度一致，最好沿基礎邊緣向外延伸0.7倍凍深.換填深度一般為最大凍深的70%—90%，當地下位較低時取小值，地下水位較高時應達全部凍深.當地下水位接近地面，除換填外更應結合排水措施。

1.2.3排水隔水措施

對于一些排口跌落差相對較大的建筑結構應該在施工的過程中充分的利用出口的較低排水出路這一優勢條件，在其板形基礎的下端設置符合建筑結構形式的排水設施，這樣就可以排出基礎下部的水分，如果土層中包含一些承壓能力較弱的防水層時，通常都會采用盲溝與排水設施聯系在一起，在設置排水溝的時候還要充分的滿足整個建筑物在防滲方面的相關要求。研究人員研究出了一種隔層封閉基礎措施，在距離凍土層比較近的地方要使用一些防水材料將其包裹起來，同時還要做好土基的夯實工作，這種方式在中型或者是小型的工程中有比較好的效果。

1.2.4保溫措施

地基和基礎的隔熱保溫措施目前使用的有空氣保溫、蓄水保溫、聚苯乙烯泡沫板保溫、陶粒膨脹珍珠巖混凝土保溫.黑龍江省水科所研究了疊層、夾層、空心板三種具有保溫基礎的結構型式，認為疊層式能充分發揮材料的保溫效果.研究了水平保護和豎向封閉兩種布置方法，認為前者較后者有明顯優越性.還對四種材料進行底板保溫效果對比試驗，保溫效果的順序是：聚苯乙烯泡沫塑料板、水、陶粒膨脹珍珠巖混凝土、空氣.采用保溫基礎是涵、閘工程抗凍技術的一項具有突破性的抗凍措施，使基礎可能成為輕、簿結構。

2、渠系水工建筑物總體結構型式抗凍技術

2.1水閘

2.1.1一字閘

一般開敝式水閘各段基礎都在凍深以上，基礎底板受法向凍脹力，翼墻及邊墻受水平凍

脹力，極易受凍害破壞.所謂一字閘是將開敝式水閘的上下游翼墻和閘室的底板、閘門、工作橋、啟閉機等集中在一塊豎直的板上，板底深入凍深以下，兩側深入渠岸，平面上呈一字形，故稱一字閘。其結構布置緊湊、恒載集中.由于將基底變“面”為“線”，徹底消除基底法向凍脹力，僅存在凍層與板側之間的切向凍脹力，再采用換填、涂憎水材料等措施還能減弱和消除這種力，故總的凍脹力大大減小。

2.1.2篩網式消能工和其它消能工

相關人員研究出了一種新型的技術消能率可達74%^-85%，個別可達95%，消能效果好，由于篩網由柱架空，因而抗凍性好，是一項消能新技術，有發展前途.配合一字閘作下游消能工使整體一字閘抗凍性能非常好.根據落差和單寬流量不同，篩網可采用單層、雙層或多層.除篩網消能工外還可采用其它有效的消能工及輔助消能工，所以也在很多工程中有廣泛的應用。

2.2橋、渡槽

2.2.1單跨枕梁橋（渡糟）和三跨雙總臂橋（渡糟）

當橋溝跨度不大，適宜單跨時，對荷載不大的農橋及小渡槽在兩岸采用枕梁式基礎，一般枕梁斷面不大即可滿足地基承載力和穩定要求，下部采用沙基換填，以減少枕梁凍脹和變形.這種結構的優點是工程量小，便于施工，由于邊坡水易排出，加之基礎換填，凍脹變形能力小，簡支梁結構適應凍脹變形能力也好.

2.3涵洞

以剛性底板涵洞為例，為增加涵洞的整體性，減少基礎不均勻變形，防止各節間產生相對變位，在涵洞底增設一整體混凝土底板，成為剛性底板涵洞。

3、結語

水工建筑在使用中要受到很多因素的影響，尤其是環境方面的因素對其使用功能會有比較重大的影響，我國水工建筑抗凍技術研究開始的時間相對較晚，但是經過很多研究人員的共同努力已經有了很大的發展和進步，所以一定要在以后的工作中不斷的對這一技術進行深入的研究和推廣。

參考文獻：

[1]齊淑珍，張國友，陳實.關于凍脹問題的探討[J].東北水利水電.2004（03）

[2]蘇章來，封金祥.水工建筑物在寒冷地區的抗凍技術研究[J].科技信息（科學教研）.2008（03）