水工建筑物凍害分析及防治措施的研究探討

【摘要】水工建筑中對于基礎的要求是極其嚴格的，在基礎的施工中，尤其北方地區，由于季節氣溫的變化，凍土就成了不可避免的問題，如何根據實際情況減少凍害損失，成了本文研究的方向，本文就水工建筑的公害分析以及相應的防治措施做了研究，希望對大家有所借鑒

【關鍵詞】水工建筑；凍害分析；凍害防治

凍土問題是所有涉及的施工單位都很難解決的問題，目前世界上對這類問題的對策也非常的少，涉及的問題主要在凍脹和融沉這兩方面，隨著季節性氣溫的變化，施工的土都會發生凍脹和融沉的過程，而在這一過程中，地上建筑會遭到破壞，凍土上的建筑施工難以穩定其基礎，就好像在冰面上蓋房子一樣，春天來了，天氣轉暖，房子就沉了。還有很明顯的例子，北方的公路，在冬天的時候，大多數都會因為凍脹而開裂。房子也是一樣，因為土壤結構的關系，其膨脹系數是不同的，因此房子的地基也會因為土壤凍脹受力不均勻而發生變形，導致墻體斷裂。

一、 土凍害的危害分析

所謂的土凍害，就是由于季節氣溫的變化而引起的土壤的凍結，對建筑物帶來的危害。說到土凍害，要明確的就是土凍結的速度問題，因為土的凍結速度直接取決于凍脹量值的大小。凍脹量值大，就說明凍結速度相對快一些；凍脹量值小，凍結速度相對慢一些。這是因為凍脹量值大小與水分轉移補給條件的好壞兮兮有關； 當地下水位舉例地基較為接近時，水分轉移補給的條件就相對較好，這也能在一定程度上促進土凍結，使凍結速度變快，相反，則凍結速度便慢，因此，形成土凍害的最主要原因就是地下水源或者外來水源距離地基的位置如何根據實際情況減少凍害損失呢？下面來分析水工建筑物凍害防治措施：

二、水工建筑物防凍技術措施

2.1 防凍措施之換砂法

在建筑物中為了防止建筑物的凍害，通常實用最廣泛的方法就是換砂法，這種方法也是現階段最普遍，最簡單的，這種方式的施工原理就是通過換砂來消減地基土在受凍害之后的凍脹力，改變建筑基礎的土層結構，以此來減小基礎受凍之后的變形，擠壓等。

2.2 防凍措施之保溫法

保溫法也是水工建筑物防凍的重要技術之一。這種方法主要是通過提高建筑物基礎的土層溫度，減少土層凍結深度來達到建筑物防凍目的。施工工序主要是在建筑物基礎的底部及對應的四周設置必要的隔熱裝置，保證基礎與周圍環境有一定的隔熱狀態，并增大熱阻。熱阻會在一定程度上延緩天然地基土遭受到凍結，起到保溫的作用。目前大多數企業都會采用的熱阻材料爐渣泡沫砼，聚苯乙稀泡沫板。這些材料除了自身具有很好的抗壓強度之外，在承受到一定的外荷作用后，這些材料也不易產生過大的壓縮變形。

2.3 防凍措施之排水隔水法

水工建筑物防凍的另一種技術就是排水隔水法。顧名思義，這種方法是通過控制水分來達到防凍的目的。正所謂治病要治本，而凍脹的根源就是土層中的水，所以只要能在一定程度上控制住水分，使其無法接近地基附近，就可以達到消弱甚至解除地基土凍脹的目的。排水隔水法的施工原理主要是通過使建筑地基周圍的地下水位降位，增大地基與地下水位的距離、降低季節性凍層范圍內土體的含水量，使周圍土層變得相對干燥，并隔斷其他任何可能補給給建筑物基礎的來源、排除地基周圍的地表水、防止地基土致濕等技術措施。在已經發生的凍脹地基上，應該相設置鋼筋砼圈梁和基礎聯系梁，并在一定程度上控制建筑物的長高比，最終增加建筑物的強度。如果建筑物采用采暖設計，如果在土壤冰凍前不能將建筑物交付使用，在使用中因為某些原因不能如期進行采暖的，應采取保溫措施進行采暖，如果建筑由于工期原因，或者其他的客觀因素導致無法在寒冷季節完工的，要對之前施工的土層進行回填，確保土層的壓力，防止地基的凍害。

除了上面幾種防凍技術之外，我們還應該在水工建筑的設計環節上做好防控凍害的措施，具體有哪些措施呢？我們一起看下文：

三、設計環節防控凍害的措施

3.1換回填土

在水工建筑工程防凍害設計環節可用換回填土的方法。換回填土的關鍵是要確定出土壤凍脹量、基礎凍深及設計深度，而這些關鍵量的確定是要根據具體遮陰水平、日照條件、建設級別等條件精確計算出來的。需要注意的是在設計的過程中，要考慮到回填土、基礎換土對凍脹力和基礎深度的降低因素。換回填土作為水工建筑防凍害技術重要措施之一，對水工建筑物防凍害起著十分重要的作用，對于換回填土方法的研究具有很遠大的意義。

3.2排水、控水

在水工建筑的施工過程中，當凍脹起始含水量低于水工建筑物土壤含水量時，應該排出土壤中多余的水份，并運用恰當方法控制地下水或地表水滲入土壤中。這就要求我們在設計的環節中要計算好尺寸，在相應位置流出排水孔，并且要符合滲徑要求。同時也要注意，為了避免地下水帶來的損傷在渠道線路設計時，要將渠道線路設計成高線；可在溝渠旁邊栽植楊樹、柳樹等植物，因為植物可發揮很好的排水功效。

3.3利用水的最大熱容量

我們知道，在眾多的物質中，水的熱容量是最大的。水在結冰時，是需要釋放能量來完成的，那么通過水結冰時釋放出的熱能即可在一定程度上降低冰凍的深度。水就是通過這種方式來達到保溫的目的。水保溫方式：在物質中水具有最強大的比熱容，水在結冰時釋放出的熱能能夠在一定程度上降低凍深。我們來舉例說明，如果農業庫堤河水工施工項目要求建設倒虹吸混凝土方涵，長度為43米之多，工程中為了合理的避免鋒面的凍結，在進行設計的時候按照施工組織設計到底部1.4米的回填土層，在回填材料里，要選擇填水性比較好的原材料，這里面比較有代表性的就是砂粒，所以這里推薦用砂粒回填。同時讓溝道水和回填層間設計的虹吸管中間隔一定距離的水層，這樣做的目的是為降低載吸管中水面結冰的厚度。

四、結束語

水工建筑的凍害分析以及防治一直是一個難纏的話題，雖然文中提出了幾點建議，但是在實際的施工中還是要根據實際情況進行合理利用以及創新，只有這樣才能在一定程度上保證施工的安全，高質量，高效，相信隨著施工人員的技術創新以及建筑行業的科技創新，此項工程會做的越來越完善。

參考文獻：

[1] 王麗波；寒區水利工程凍害防治技術初探[J]；農村實用科技信息；2013年03期

[2] 李璐璐；寒區水利工程凍害防治技術[J]；黑龍江科技信息；2013年07期