寒區(qū)水利工程凍害防治技術(shù)

柴繼紅

摘 要：在寒區(qū)水利工程建設(shè)的過程中，凍害問題一直都是一個無法徹底解決的問題，同時這一問題也受到了很多人的關(guān)注與重視，很多專業(yè)人員和專職部門在日常的工作中都做了一定的研究.但是在最近幾十年還是沒有非常大的進(jìn)展和突破，這也成為寒區(qū)水利工程建設(shè)中一個非常大的限制，所以我們必須要采取有效的措施加以解決。本文主要分析了寒區(qū)水利工程凍害防治技術(shù)，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：寒區(qū)；水利工程；凍害防治技術(shù)；分析；解決方案

在水利工程建設(shè)發(fā)展的過程中，寒區(qū)的水利工程建設(shè)和發(fā)展都存在著非常強(qiáng)的滯后性，如果站在國內(nèi)的角度來看，普通地區(qū)的水利工程建設(shè)水平要比寒區(qū)領(lǐng)先20年左右，從五年計劃當(dāng)中我們就可以得出這一結(jié)論，在“十五”期間，水利工程灌溉技術(shù)方面比較重視的是管理模式的論證工作。而在寒區(qū)水利工程建設(shè)的過程中，正在做的就是這項工作，而出現(xiàn)這一問題最為主要的因素就是其地理區(qū)位并不是非常好，而其中一個重要的病害就是凍害。受到凍害的影響，工程在結(jié)構(gòu)和尺寸的選擇等很多方面都要受到非常大的限制，如果從造價的角度上來說，寒區(qū)要比其他地區(qū)的造價至少高出3成。此外，技術(shù)實力也成為影響其健康發(fā)展的一個重要因素，在這樣的情況下，我們就需要在這一過程中采取有效的措施對其加以處理。

1 研究背景分析

在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的過程中，我黨已經(jīng)對三農(nóng)工作做出了非常詳細(xì)的規(guī)劃，水利在農(nóng)業(yè)發(fā)展的過程中占據(jù)著非常重要的位置，我國很多地區(qū)都是非常關(guān)鍵的商品糧基地，但是在這些地區(qū)當(dāng)中，有很多都處在寒帶地區(qū)，這樣也就使其水利工程建設(shè)和發(fā)展的水平要比國家其他地區(qū)的發(fā)展水平更加滯后。最近幾年，我國政府給予了大量的資金和技術(shù)支持，這在很大程度上推動了農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)管理模式的探索，但是水利工程在建設(shè)的過程中依然面臨著非常嚴(yán)重的凍害問題，這些凍害方面的問題會對工程的結(jié)構(gòu)、造價和壽命等產(chǎn)生非常大的影響。在這樣的情況下，我們就應(yīng)該在工程建設(shè)的過程中采取有效的方法處理好凍害，同時也必須要和專業(yè)人員共同的去努力和探索。

2 工程實踐分析

2005年某灌區(qū)干渠溢流堰工程，堰體為薄壁型，堰體長為12m，消力池寬7m，下設(shè)20cm墊層，末端水流束窄。設(shè)計中設(shè)計者按著嚴(yán)格的規(guī)范要求，充分考慮了凍脹的要求。堰體基礎(chǔ)底面位于凍深以下，堰前防凍措施也得到了考慮，可經(jīng)過兩年的凍融之后，堰體出現(xiàn)多道裂縫。消力池底板中間出現(xiàn)隆起，高度達(dá)14cm。

2015年，也是在上述灌區(qū)，在位于二支溝與干渠的交叉處，修建交叉建筑物，建筑物上部為渡槽，下部仍為薄壁堰，堰體長為11m，其他結(jié)構(gòu)未做大的改變。設(shè)計中在吸取過去經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，在消力池底作換基處理，換基材料為砂礫料，換基深度為1m。堰體不再簡單地按擋土墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算，而是在此基礎(chǔ)上用雙向板進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗算。經(jīng)過五年的凍融考驗，堰體和消力池結(jié)構(gòu)基本保持穩(wěn)定。

3 案例分析

兩個案例的施工中主要就是為了更好解決設(shè)計和施工工作中所存在的凍土問題，在我國，凍土研究主要是學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)的相關(guān)經(jīng)驗，但是在很長時間的研究和發(fā)展中，在凍土領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先水平的國家并沒有在凍脹力普遍應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型上取得十分顯著的突破。在上文當(dāng)中我們所列舉的案例一就是在工程設(shè)計的過程中不重視凍脹力對工程自身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。在案例二的實踐當(dāng)中我們可以看到，在存在約束擋土墻計算的時候，我們不能只是簡單的開展單向分析，寒區(qū)施工的過程中，一定要在對場地的具體情況有了全面的了解之后才能科學(xué)地對土壤的類型和水埋的深度加以選擇和控制。寒區(qū)施工的過程中主要是按照土壤性狀以及地下水的具體情況來確定其換基數(shù)值，這一數(shù)值通常在0.5～2m之間，在這一過程中采用砂礫料能夠達(dá)到最好的效果，雙向板的設(shè)置能夠使得結(jié)構(gòu)的整體性得到顯著的提升，這樣一來也大大的增加了對凍脹力的抵御能力，換基能夠十分有效的容納水分的遷移，這樣也就使得結(jié)構(gòu)和外部凍脹破壞能夠得到較好的保護(hù)。

4 結(jié)論

從我國當(dāng)前的具體情況上來看，如果在實際的工作中完全不考慮理論上的問題，只是從抗擊凍害的方法和措施方面來看，我們還是沒有突破傳統(tǒng)原則的束縛，也就是結(jié)構(gòu)物土體的部分或者是其他地基的抗凍脹改良措施。在應(yīng)用的過程中，最為重要的一個目的就是要減少或者是消除凍脹所產(chǎn)生的負(fù)面影響，主要是能夠更好的保證在天然的狀態(tài)下或者是采取了特殊方法進(jìn)行制備的凍脹土在運行的過程中，工程依然能夠具備非常強(qiáng)的穩(wěn)定性。

從長期的實踐和經(jīng)驗總結(jié)當(dāng)中我們也可以充分看到，當(dāng)前所面對的一個十分關(guān)鍵的問題就是采取怎樣的措施減少凍害對水利工程的負(fù)面影響，在本文當(dāng)中只是從整體結(jié)構(gòu)和局部的成功范例當(dāng)中進(jìn)行了簡要的分析和介紹，所以，得出的結(jié)論也只是作為一個參考。

如果從農(nóng)田水利的角度來說，一般只有渠道和一些與渠道運行配套的建筑物會在工程建設(shè)的過程中受到一定的影響。溝渠是線性建筑結(jié)構(gòu)物當(dāng)中非常重要的一種，其空間的跨度相對較大，覆蓋下墊層的結(jié)構(gòu)也具有非常強(qiáng)的復(fù)雜性，只有在進(jìn)行節(jié)水改造的過程中才能真正的涉及非常明顯的凍害防治問題。土溝渠凍害發(fā)展的速度并不是很快，同時其還具有非常強(qiáng)的隱蔽性，在長期的發(fā)展中，其主要表現(xiàn)在冰丘陵錐的遐想，當(dāng)前，我們主要應(yīng)用的是土溝渠疏導(dǎo)的方式對其加以處理。這樣的措施可以十分有效的解決凍害對渠系節(jié)水改造工程所產(chǎn)生的不利影響。

在當(dāng)前的發(fā)展和研究當(dāng)中，我們一定要對建設(shè)地點的地質(zhì)情況予以全面的了解，按照地質(zhì)條件選擇0.5～2m的換基深度對其加以處理，保證基礎(chǔ)的施工質(zhì)量和水平。針對擋土建筑物，即使要按照公式完成計算工作，在跨度大于5m的部分還是會受到非常明顯的影響，在這樣的情況下，我們需要按照雙向板結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行全面的計算，而這一過程中的荷載值應(yīng)該按照公式進(jìn)行科學(xué)的計算。

參考文獻(xiàn)

[1]譚杰，劉羽.寒冷地區(qū)水工建筑物的凍害破壞分析及防治措施[J].吉林水利，2007，（5）：41-42.

[2]王樹元，王立新，李永光.渠道襯砌工程防凍害的探討[J].中國水運（下半月），2008，（7）：163-164.

[3]紀(jì)連成，尹天波，王澍.混凝土防滲渠道凍害破壞原因及防治措施[J].黑龍江水利科技，2006，（4）：202.

（作者單位：肇東市水利勘測設(shè)計隊）