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水工建筑物的凍害實質是凍脹破壞，一般簡稱凍害。主要產生原因是水工建筑物的基礎土質，在自然條件下凍結，產生凍脹現象，導致水工建筑物發(fā)生不同程度的破壞。引發(fā)凍害的外界因素主要是氣溫過低，土質問題以及外界載荷壓迫等。由于較細土粒和混凝土孔隙一樣，在存在水分時氣溫下降到一定程度就會發(fā)生結冰，從而出現凍脹和結冰壓力。這種地基土的凍脹現象一旦發(fā)生，灌區(qū)水工建筑物的水閘和溢洪道底板將會被擠壓隆起甚至裂開。而當混凝土孔隙發(fā)生凍結后，冰與水的融化交替作用會導致混凝土土層嚴重剝落和潤蝕。而水庫中產生的結冰壓力還有解凍產生的碎冰相互撞擊，將嚴重破壞灌區(qū)堤壩，造成水塔等水工建筑物的橋墩歪斜甚至斷裂。尤其是我國東北地區(qū)、華北地區(qū)以及西北地區(qū)，由于存在季節(jié)性的凍土，導致灌區(qū)水工建筑物的凍害現象非常嚴重，因此本文首先分析灌區(qū)水工建筑物凍害的產生原因，并提出相應解決措施。

1 水工建筑物凍害的原因

灌區(qū)水工建筑物的凍害形成原因一般主要有兩個部分，即內因和外因。凍害形成的內因主要是，水工建筑物的地基土發(fā)生凍脹或融沉以及長期冰凍，兼有凍融循環(huán)過程的自然現象所導致的破壞。而水工建筑物凍害產生的外因是其設計出現的問題，一般表現為施工人員方法不當，或者工程管理人員工作不到位而導致水工建筑后期的凍害問題。水工建筑物不同因其類型不同受凍脹破壞的形式也就不同，凍脹問題出現的類型也會不一樣。水工建筑物凍脹的破壞類型不多，主要表現在灌區(qū)渠道內部的一些襯砌和護坡水泥板，橋樁或橋墩等基礎構造，水工建筑的板型基礎和擋土墻設施。具體的灌區(qū)水工建筑物破壞原因有以下幾個方面:

灌區(qū)水工建筑物在地基土的發(fā)生凍脹時，會出現破壞。由于地基土中存在一定的水分，水在凍結成冰情況下，會產生一種凝結力，而且水變成冰體積會發(fā)生膨脹，凍土就會對地基產生凍脹作用。尤其在建筑物凍脹產生不均勻作用的情況下，一定程度上凍脹力會導致水工建筑物的形體破壞，主要表現在建筑物產生不允許變形和穩(wěn)定性消失，這就是灌區(qū)水工建筑物在凍土區(qū)產生凍害的主要原因。

灌區(qū)水工建筑物的地基土發(fā)生融沉時導致破壞。凍土區(qū)土層中存在著多種結構的冰，這些不同結構的冰在融化時，體積會發(fā)生縮小，當地基土存在空隙時，土由于自重或外荷載作用會順著空隙隨水排出，地基土的這種不斷壓縮下沉，使得水工建筑物各部分結構的地基土出現問題，其土質和含水量會出現嚴重不均勻，還會發(fā)生不同深度的融化，以及不均勻的土層沉降，當土層沉降量超出水工建筑物允許變形范圍時，建筑物就會出現破壞。由于而且這種融沉作用導致的灌區(qū)水工建筑物破壞情況是比較頻繁的。

灌區(qū)水工建筑物施工時，工人的不正確的施工也會造成建筑物嚴重的凍害破壞。當由漿砌石建造的擋土墻內灌漿不足時，擋土墻的墻背不夠平整，不進行勾縫就會容易掛霜或者結露甚至形成冰楔，從而導致不規(guī)則的裂縫。尤其冬季施工時，不合理操作會加大墻的凍深，造成工程產生凍脹作用出現破壞。

2 灌區(qū)水工建筑物凍脹的危害

灌區(qū)水工建筑物凍脹問題直接影響到建筑物的使用性能，還會致使國家每年用于維修這類建筑物，耗費大量財力物力和人力，最嚴重的后果是會影響到灌區(qū)安全過水，甚至導致渠道不能再投入使用，為灌區(qū)建筑物帶來了諸多不便。尤其在灌區(qū)水工建筑物所在地區(qū)，需要灌溉期間，更是帶來很大麻煩，整個渠道系統(tǒng)和建筑結構都在使用過程中，都有一定的水流狀態(tài)。再加上各地的土質和地質情況不同，對于凍土區(qū)，水工建筑物一旦出現問題，將造成很大程度的破壞。如果存在多年的循環(huán)凍融，水工建筑物還會出現破壞或因地基不均勻而整體沉陷，帶來巨大經濟損失。因此，對灌區(qū)水工建筑物的凍害處理不當，不但要消耗大量的人力物力以及財力，對于該灌區(qū)所現在地的農業(yè)生產也將產生巨大影響。

3 構造物凍害防治措施

水工建筑物所在地的地下水位一般要求較高，而普遍存在設計抗凍強度較低的問題，而工程位置一般不宜改變，所以導致凍害防治比較難實現。目前防治水工建筑物的基礎凍害措施已有不少，對于加強水工建筑物的結構性能也有一定要求，為此本文有以下具體方案，為解決凍害問題提供幫助:

首先是提高設計方面的措施，這對于灌區(qū)水工建筑物的施工有很大幫助。首先設計人員要查明水工建筑的基本資料，還要調查該灌區(qū)水工建筑所在地的土質，地貌和地下水情況，利用科學的蜀軍判斷該地區(qū)土質的凍脹等級。并現場勘察地下水位的埋深和流向的變化情況，準確判斷觀察地表水和灌區(qū)的排水出路。對于所在地的氣溫以及降雪量和凍深等有關地理特性，也要仔細研究便于確定合理的建筑地基埋深。還有設計人員要收集材料，盡量保證結構的平面尺寸最小化，使得結構密度加大。對于結構材料要選用剛度和強度較大的，以確保能夠抵抗不均勻凍脹產生的負荷壓力，從而導致水工建筑的結構嚴重破壞。除了材料的強度和剛度要求要符合建筑要求外，材料穩(wěn)定性和防滲透能力也相當重要，在考慮外界壓力為凍脹力時，對于材料的強度穩(wěn)定性等要進行校核分析，以保證材料選擇的合理與科學。

灌區(qū)水工建筑物的板形基礎在建筑結構性中，也占有一定地位，在防凍害時也必須采取一定措施。一旦板形的基礎不能符合建筑抗凍脹的規(guī)定時，要選用抗凍脹的基礎結構或工程措施。在板型基礎的抗凍脹研究中，大多選用結構措施，常見的灌區(qū)水工建筑會采用一字閘，和篩網消能工。一定情況下配有錨固底板和反拱底板等結構建筑?？箖雒浀墓こ檀胧话悴皇呛艹Ｒ姡挥挟敪h(huán)境條件不允許或結構措施經費使用較大時才會動用。常見的灌區(qū)水工建筑的工程措施是用非凍脹性土置換所在地的地基土，或用土工模將所在地的地基土分層，然后進行包裹封閉，通常必須對地基進行壓密。最主要的工程措施是設置排水結構，一定的排水措施會對建筑有很大作用。

擋土墻凍害防治措施，在水工建筑物的防凍害措施中也是不可替代的。尤其對不能符合抗凍脹要求時，擋土墻要注意采用對凍脹變形程度有要求的結構型式。擋土墻的迎土面一般要平整光滑，還要考慮擋土墻保溫問題對建筑的影響。并設置一定的排水孔，以確保擋土墻有一定的防護功能，從而為灌區(qū)水工建筑的防凍害措施提供便利。

4 結束語

綜上所述，在實際的防凍害工程中，應注意做好資料收集，對所在地的地基土脹規(guī)律及建筑物的重要程度材料進行整理分析，然后制定合理的防凍害設計方案，用本文所述的各種防治凍害方法進行施工。綜合采用各種措施有助于達到更理想的灌區(qū)水工建筑的防凍害效果。

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