閆軍林
【摘要】最近幾年,我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速,經(jīng)濟(jì)水平上升飛快。水利、水電等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的比重也在增大,對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有巨大的推動(dòng)作用。而且我們國(guó)家面積廣大,地質(zhì)種類復(fù)雜,渠系建筑物施工時(shí),采取的施工技術(shù)也不一樣。渠系建筑物大多被用在水工建設(shè)中,容易遭受凍脹破壞。本篇文章對(duì)此分析了,認(rèn)真探討渠系建筑物的凍害問題造成的原因和后果,并提出了防治措施。
【關(guān)鍵詞】渠系建筑物;凍害防治措施;設(shè)計(jì)
由于我國(guó)面積廣大,所以嚴(yán)寒地區(qū)所占比例也很大。比如說,新疆地區(qū),就屬于嚴(yán)寒地區(qū),這個(gè)地方遠(yuǎn)離海洋,氣溫相對(duì)較低,水工建筑物時(shí)常會(huì)發(fā)生凍脹破壞,影響水工建筑的使用。在使用時(shí),由于受到凍害的影響,工程建筑的使用期限也會(huì)減少,影響工程的經(jīng)濟(jì)效益。
一. 渠系建筑物的凍害問題
我國(guó)面積廣大,各個(gè)地區(qū)的地質(zhì)狀況也不大一樣,土壤中的含水量各不相同,部分地區(qū)還會(huì)發(fā)生季節(jié)性凍土現(xiàn)象,在發(fā)生凍結(jié)的過程中,由于土壤中含水量的不同,基土融沉發(fā)生的也不均勻。如果在這種地區(qū),修建建筑物,地基的影響會(huì)很大,甚至是無法使用。因?yàn)榍到ㄖ镄藿ǖ奈恢锰厥猓l(fā)生凍害的可能性就更大。據(jù)有關(guān)資料顯示,渠系水工建筑物凍害現(xiàn)象發(fā)生頻繁,嚴(yán)重影響了渠系水工建筑的使用。
二.渠系建筑物凍脹破壞機(jī)理
渠系建筑物凍脹破壞是因?yàn)闅鉁氐?,地基中水分凍結(jié),土體發(fā)生膨脹造成的。
(一)基礎(chǔ)面的凍脹力
使渠系建筑物發(fā)生凍脹的原因是多方面的,比如說氣溫、水分、土壤等,都是可能影響凍脹力產(chǎn)生的因素。
(二)基底不均勻移動(dòng)
在凍脹力的作用下,會(huì)影響基底的受用力,使渠系建筑物發(fā)生上抬或斷裂現(xiàn)象。
(三) 法向凍脹力、切向凍脹力
法向凍脹力、切向凍脹力也會(huì)影響水工建筑的使用,使渠系建筑物發(fā)生凍脹,破壞肌理。
三.中小渠系建筑物出現(xiàn)凍害問題的原因
(一)板基礎(chǔ)受到凍害
如果板基礎(chǔ)受到凍害,那么造成的結(jié)果就是發(fā)生切向凍脹力,使板基礎(chǔ)的底部和周邊都處在凍層里,然后法向凍脹力與切向凍脹力相互作用,造成板基礎(chǔ)的凍脹上抬。當(dāng)板基礎(chǔ)位于下層的時(shí)候,因?yàn)槊娣e的原因,凍脹力總是超過總外力,也能造成造成板基礎(chǔ)的凍脹上抬,再或者渠系建筑物的寸與配筋與板基礎(chǔ)強(qiáng)度不合適時(shí),板基礎(chǔ)也會(huì)發(fā)生上抬。
(二) 擋土墻
因?yàn)閾跬翂υ谇到ㄖ镏械膽?yīng)用廣泛,所以在平時(shí)要注重對(duì)擋土墻的維護(hù)。造成擋土墻損壞的原因主要有以下幾種:
(1)滲透破壞
在我國(guó)寒冷的地區(qū),由于氣溫低,受凍害作用大,容易發(fā)生滲透破壞。我們說的凍害,指的就是填土建材的含水量低于塑造限制時(shí),土壤體積就會(huì)收縮。尤其是在多雨的時(shí)候,滲徑短路的現(xiàn)象更加嚴(yán)重,造成建筑物地基的不穩(wěn)定。
(2)土體發(fā)生凍脹
在土體凍結(jié)期內(nèi),墻體會(huì)受到各方凍脹力的作用,發(fā)生位置的移動(dòng)。凍結(jié)期結(jié)束后,移動(dòng)的位置又不能馬上復(fù)原,經(jīng)歷幾次后,墻體傾斜的位置會(huì)更加嚴(yán)重。
(3)基土融沉
當(dāng)?shù)鼗鶅?nèi)發(fā)生凍脹時(shí),土壤內(nèi)的含水量就會(huì)增加。如果遇到氣溫回升,基土就會(huì)融化,造成發(fā)生基土融沉。
四. 渠系建筑物設(shè)計(jì)措施
(一)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定
在以往的施工經(jīng)驗(yàn)中得知,渠系建筑物外形在設(shè)計(jì)時(shí)要盡量設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單明了,這樣收到凍脹力的作用越小,進(jìn)而使其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。所以,我們對(duì)渠系建筑物的平面及里面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),一定要牢牢記住簡(jiǎn)單這個(gè)原則。
(二)建筑物各部分要合理分割
在我國(guó)一些寒冷的地區(qū),對(duì)基礎(chǔ)淺的中小型渠系建筑物進(jìn)行防凍害設(shè)計(jì)是非常重要的,可采取以下幾種方式:
(1)在施工時(shí),將護(hù)墻和洞身分開澆筑,分割進(jìn)出護(hù)墻和洞身,洞頂扣帶弧形胸墻。
(2)因?yàn)樾貕妥o(hù)墻本身存在著不同程度的凍脹變形,所以我們?cè)谑┕r(shí)要將胸墻、護(hù)墻分塊,使其相匹配。
(3)渠系建筑物管節(jié)間要采用柔性方式連接,保證其可適應(yīng)凍脹變形和防滲防沖。
(三) 用砂礫石墊層換填地基凍脹性土
現(xiàn)在一般采用的防凍措施是換填法,是使用最廣泛的一種措施。通過將原來的不抗凍的砂礫石等材料換成抗凍材料,減少或避免出現(xiàn)建筑物地基的漿脹,在我們對(duì)渠系建筑物進(jìn)行實(shí)際操作時(shí),要保持地基土的全部?jī)鼋Y(jié)深度,這樣才能進(jìn)行換填,因?yàn)閾Q填的深度與工程的成本和防凍的效果有著密切的關(guān)系,所以,我們要充分考慮實(shí)際的情況,進(jìn)行換填。根據(jù)所在渠系建筑物的種類、可允許結(jié)構(gòu)變形的程度和土質(zhì)的情況等,計(jì)算出合適的換填深度。
(四)水分轉(zhuǎn)移條件的改變
(1)通過打排水井,降低地下水位
工程修建的地方,地下為沙礫石透水地區(qū),粘土層厚度可達(dá)2—3米,在修建的過程中,我們可以采取打排水井的方式,降低地下水位。
(2)運(yùn)用灌漿法,改變水分轉(zhuǎn)移的條件
我們可以運(yùn)用灌漿法,在地層中灌入化學(xué)原料,將地下的土地變得堅(jiān)固起來,堵住水分流通的毛管通道,使水分轉(zhuǎn)移變得困難或無法轉(zhuǎn)移。
(3)利用不透水的材料進(jìn)行絕緣保溫
我們可以通過在建筑物的底部和周圍鋪設(shè)材料,這種材料得是有一定的厚度的,并且是不透水的材料,來改變地下的溫度,減少地表受凍的深度,這樣還可以改變水分轉(zhuǎn)移的方向,使凍脹情況少出現(xiàn)或盡可能的不出現(xiàn)。
(4)通過改變地溫,減少凍深,減少凍脹
我們都知道冰是在零攝氏度下形成的,如果想要減少凍深,我們就必須要保持地基溫度在零攝氏度以上,防止水分發(fā)生轉(zhuǎn)移,出現(xiàn)凍脹的情況。在實(shí)際的操作中,我們可以通過以下幾種措施來提高溫度。第一:尋找一些價(jià)格低廉且容易找到的材料(麥秸、樹葉等),鋪在建筑物容易受凍的地方。第二:我們可以利用水溫來防止凍脹現(xiàn)象的出現(xiàn)。第三:將涵洞進(jìn)出口堵住,達(dá)到保溫的效果。
總結(jié)
我們可以在實(shí)踐中得知,渠系建筑物在設(shè)計(jì)的時(shí)候,工程人員就應(yīng)該深入實(shí)地去了解情況,對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃,還要掌握工程項(xiàng)目所在地的地質(zhì)情況,氣候情況等,為以后的設(shè)計(jì)方案打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)方案時(shí),要做多手準(zhǔn)備,然后選擇最好的,最適合當(dāng)?shù)氐脑O(shè)計(jì)方案,再根據(jù)設(shè)計(jì)方案,選擇合適的防凍措施和方法,使工程項(xiàng)目達(dá)到一個(gè)最佳的完成效果。
參考文獻(xiàn):
[1]馮永祥.淺談渠系建筑物設(shè)計(jì)中的凍害防治措施[J].中國(guó)水運(yùn)(下半月),2008,11:251-252.
[2]夏兆君.渠系水工建筑物的凍害調(diào)查與防治措施的探討[J].東北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),1983,12:183-189.