農田水利工程建筑物的安全評價

紀軍鋒， 婁衛國

(山東省東明縣水務局，山東 菏澤 274500)

0 引 言

水工建筑物是農田水利工程中不可缺少的組成部分，有利于保障水利功能的正常發揮。但就當前的農田水利工程而言，由于傳統施工技術不強、外部環境變化復雜等，很容易導致建筑物的混凝土出現裂縫，影響水利工程的運行安全性。因此相關人員必須要深入研究農田水利工程建筑物出現安全問題的原因，并采取有效處理手段，進而實現水利工程的可持續發展。

1 影響農田水利工程建筑物安全性的主要因素

1.1 建筑物裂縫問題

影響農田水利工程建筑物安全的主要問題是裂縫。一般情況下，裂縫是因為混凝土自身出現變化而導致的。由于混凝土的原料包括水泥、粗骨料、砂石等，根據材料的特性，混凝土其實是一種具有較強脆性的物質。經過長時間的風化影響后，混凝土會出現明顯的硬性結塊，致使穩定性大幅下降。雖然混凝土具有較強的承壓力，能夠針對不良環境起到良好的抵御作用，但其也會因水分蒸發而出現微小孔隙，當有雜質滲入后，就會出現微裂縫，致使建筑物安全性受到嚴重影響[1]。

1.2 凍脹破壞問題

凍脹破壞也是農田水利工程建筑物常見的安全性問題，相比于裂縫病害，該問題的危害性更大、維護維修難度更高。其主要是受材料以及溫度等因素的影響，比如混凝土材料質量較差，就會導致建筑物的安全性能有所下降。同時在水利工程水位出現季節性變化時，則會導致混凝土出現嚴重的凍融情況。所以在施工建設過程中，需要加強對凍脹破壞的預防以及治理，切實保障建筑物的安全性。

2 影響田水利工程建筑物安全性的主要原因

2.1 裂縫產生的主要原因

農田水利工程建筑物出現裂縫的原因，與水工混凝土材料質量、溫度變化以及工程技術等存在密切關系。比如在施工環節中，混凝土中的水分較多，則會在表面形成大量的細小孔隙、裂痕等，一旦出現氣溫下降，則會造成混凝土的內部分子運動性不強，從而出現凍裂等情況，限制內部結構的發展。同時也會導致混凝土表面構造出現不規則的問題。另外，在建筑物某一局部區域，由于結構約束而產生大量的水化熱作用，可能會促使混凝土發生沉降，在干縮、應激力反應緩慢的情況下，微觀裂縫將會得到進一步擴大，并向兩側延伸，造成建筑物的裂縫面積增大[2]。

2.2 凍脹破壞產生主要原因

(1) 水泥品種、礦物成分、骨料等，都會對混凝土的性能產生較大的影響，其是促使建筑物產生凍脹破壞的重要因素。

(2) 在建筑物混凝土施工過程中，往往會添加一定量的外加劑，如引氣劑、減水劑等，可能會對混凝土的內部結構產生影響。如果內部孔隙結構較好，則可起到防止凍脹的功能，而當其內部缺少合理孔隙結構，則會增大凍脹應力，受外部環境的干擾而出現性能下降的情況。

(3) 施工環節中的混凝土配合比不合理、施工操作不合規、硬化條件不符合標準，則是導致混凝土耐久性和抗凍性不足的主要原因。同時制備混凝土時單位用水量過多，也會誘發凍脹等安全問題。

3 提高農田水利工程建筑物安全性的主要措施

3.1 裂縫產生預防措施

3.1.1 結構夯實法

為有效解決農田水利工程建筑物安全性問題，可采用結構夯實法預防裂縫的產生。在實踐操作中，首先施工人員需要嚴格按照施工圖紙考察實際情況，明確容易出現裂縫病害的重點部位，再采取相應的加固措施。比如精準確定建筑物軟土區域兩端的邊界位置，分別設置堅硬模板以起到固定效果，并在兩板中間布置柱樁，通過土壤填埋的方式增加強度。另外為提高軟土地基的穩定性，避免發生沉降，可采用薄膜覆蓋松軟土，達到良好保護的目的。除此，在搭建模板環節，應當嚴格控制凍土的問題，在其內部采用適當保溫措施，防范出現裂縫問題。

3.1.2 預制混凝土比例

合理控制混凝土的預制質量，有助于提高建筑物的整體安全性。因此，施工人員先要結合設計要求，明確混凝土的整體化設計，確保混凝土內部的出水量可得到良好控制。在規劃階段應當以混凝土質量控制為導向，重點做好抗裂預防工作。比如可在低溫試驗環境下，反復測量混凝土的強度和韌性，調節配合比，促使伸縮值得到加強。同時在施工階段，相關人員需要合理利用計量單位，保證混凝土配制的合理性，避免超出標準參數范圍[3]。

3.1.3 采用科學裂縫修補方法

對水工建筑物已經出現的裂縫，需采取科學修補方法。比如應用開槽法進行修補，即是在水泥以及砂石中摻入1/3的環氧樹脂橡膠。施工人員按照合理的順序開展攪拌，并確保攪拌均勻后加入適量的細沙，從而進一步擴大混凝土的預制空間。然后加入丙酮，保證砂漿的密實度達到最佳效果。另外將事先調配好的環氧樹脂橡膠加入到混凝土槽中，在通風口進行30 min的晾曬。完成混凝土預制后，采用毛氈將混凝土外層覆蓋包住，避免混凝土出現裂縫。針對建筑物出現的微小裂縫，也可采用表面覆蓋法進行修補，該技術的實施過程即是由相關操作人員在裂縫部分涂抹一層聚合性薄膜，然后對混凝土的外部結構進行打磨。再使用鋼絲刷子將聚合物水泥膏平鋪在裂縫表面，經過晾曬后進行清理，保證表面具有良好的平整度。最后在混凝土表面打造氣孔，使用環氧樹脂進行填補，從而實現材料修復效果。

此外，還可采用低壓注漿法進行裂縫修補。其一般是針對深度為0.4～0.6 mm的縫隙進行修補，在溫度和內部氣壓得到有效控制的前提下，實施漿灌注操作。具有施工程序如下：

(1) 采用白膠帶粘貼在出現裂縫的部位，并沿著縫隙邊緣使用窄毛刷進行反復涂抹，避免裂縫出現延長。

(2) 封閉裂縫的空隙，揭除四周白膠帶，經過510 min晾曬后，可對裂縫進行填補，灌注0.5 mm的砂漿即可。

(3) 開展注漿作業時，應在高溫時段進行，保證漿液的填充速度得到提升。并利用適當的縫補器將漿液注入到裂縫口中，在兩端采用焊釘實施加固[4]。

3.2 凍脹破壞預防措施

3.2.1 預防措施

對于農田水利工程建筑物凍脹破壞的預防措施，可從三個方面入手。首先，在混凝土施工環節，按照現場實際情況，盡量選擇含有不同礦物成分、不同性能的水泥、骨料以及外加劑等，從而提高材料性能，確保混凝土具有較好的耐久性。其次，應當嚴格管控混凝土的配合比，即按照結構類型、環境條件等，開展試驗試配，確定最終的關鍵參數；同時注重降低混凝土的水灰比，即限制單位用水量，避免含水量過多而導致凍脹破壞。最后，施工人員需要對建筑物混凝土構件周邊環境條件進行優化，盡可能地改善混凝土的凍脹條件，提高建筑物的安全性[5]。

3.2.2 治理措施

如果現有水工建筑物出現凍脹情況，應當采取有效的治理措施。比如針對輕微的表層破壞，可實施水泥砂漿修補。對于高速水流區混凝土表面出現損壞，可實施預縮砂漿修補方法，做法是將拌和好的砂漿歸堆放置30～90 min后，形成干硬性砂漿再進行填補。如果建筑局部區域出現比較嚴重的凍脹破壞，可開展噴漿修補。在操作中利用高壓噴射設備將混凝土注入到裂縫位置，其密度以及抗滲性能相比于一般混凝土效果要好。另外，環氧材料修補是近年來一種常用的水工建筑物修補方法。通過利用環氧基液、環氧砂漿、環氧混凝土等，提高修補部位的強度以及抗滲能力。但由于該方法目前實施成本較高、工藝較為復雜。因此應當結合其他上述方法進行治理。按照農田水利工程建筑物所處環境、位置以及發生凍脹破壞的程度，選擇適當的修補治理技術，盡可能提高建筑物安全性能。

3.2.3 渠系建筑物凍脹破壞應對措施

農田水利工程中的渠系建筑物發生凍脹破壞，則是由寒冷季節的持續負溫、土壤中存在自由水和毛細水、土壤自身物理性質等因素引起的。因此，為有效應對渠系建筑物的凍脹破壞，應當切斷凍土地基在凍結前后的水分補給。在實際操作過程中主要是采用高填或者排水等設施，以減少水分的補給。同時要重視毛細水的作用，當其上升到地下水面上2～3 m平面時，對渠系建筑物也會造成一定的凍脹破壞[6]。不過由于細顆粒土體的特性，無法實現完全切斷水分補給，因此需要合理改善地基土的結構。比如對地基土實施換填，采用大顆粒土體替換細顆粒土體。在施工中應保障換填深度超過凍土深度，在實踐操作中適用于凍土深度較小的區域。

4 結束語

綜上所述，農田水利工程在當前社會發展進程中，可發揮良好的基礎服務作用。為保障其功能的正常、高效發揮，必須要保障水工建筑物的安全性，從而有序開展各項水利服務活動。當前水利工程建筑物主要存在的安全問題是裂縫和凍脹破壞，相關人員需要深入分析其產生原因和影響因素，采取有效的預防和治理措施，從而最大限度地提高農田水利工程運行質量。