水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范與應(yīng)用研究

1、<p>　　水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范與應(yīng)用研究</p><p>　　摘要：水工建筑是水利水電工程的重要組成部分。但由于這類建筑長期處在高濕度的環(huán)境下，因此需要防止凍傷。尤其是在北方或者東北、西北的局部地區(qū)，冬季溫度極低，水工建筑更需要抗冰凍設(shè)計來維持其正常運行。筆者在分析了水工建筑抗冰凍的一些設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上，著重探討了其具體應(yīng)用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：水工建筑；抗冰凍

2、規(guī)范設(shè)計；實際應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號：TV74 文獻標識碼：A </p><p>　　地處我國北方的水利水電工程建筑，其抗冰凍設(shè)計是一項非常重要的工作，也是保證水工建筑設(shè)計壽命的重要措施。自我國在上一世紀八九十年代出臺了水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范一來，水工建筑物的抗冰凍設(shè)計開始被重視且被廣泛應(yīng)用。而目前所采取的的一些設(shè)計方法，還是取得了非常不錯的抗冰凍效果。本研究在介紹了一些

3、設(shè)計規(guī)范內(nèi)容的基礎(chǔ)上，論述了一些抗冰凍的具體設(shè)計方法。 </p><p>　　1. 水工建筑物抗冰凍設(shè)計的規(guī)范與要求 </p><p>　　1.1.調(diào)查掌握本地區(qū)的水文氣象資料 </p><p>　　對水工建筑物抗冰凍性能影響最大的因素，除了建筑物本身之外，就應(yīng)該是水文氣象方面了。也就是說，在水工建筑物抗冰凍設(shè)計時，必須基于當?shù)氐乃臍庀笄闆r來確定設(shè)計方案。其中，需

4、要調(diào)查的水文氣象資料包括： </p><p>　　（1）年氣溫變化情況。 </p><p>　　包括一年內(nèi)凍結(jié)期（低于零攝氏度）的時間、年平均氣溫、最冷月平均氣溫、日平均最低氣溫、負氣溫指數(shù)、能達到的最低氣溫以及持續(xù)時間等。氣溫是影響水工建筑物抗冰凍設(shè)計最重要的參考因素之一，它能夠決定建筑物的伸縮性設(shè)計與抗冰凍融化的密實度設(shè)計。因此在調(diào)查時務(wù)必要做到數(shù)據(jù)的詳細準確，而在數(shù)據(jù)分析時還應(yīng)當將最

5、近十年的數(shù)據(jù)作為分析對象。 </p><p>　?。?）實側(cè)土的凍結(jié)情況 </p><p>　　水工建筑物的抗冰凍設(shè)計不僅要考慮溫度對建筑物本身的影響，還應(yīng)當考慮到地基實側(cè)土的凍結(jié)與消融對地基穩(wěn)性的影響。因此，需要調(diào)查掌握凍結(jié)期凍土的深度、凍結(jié)時間以及消融情況的資料，作為地基施工的重要參考。 </p><p>　?。?）降水（雪）資料 </p><

6、;p>　　在北方尤其是東北地區(qū)，冰凍期的降雪一般比較豐富。而冰雪在一定程度上也會影響到水工建筑的抗冰凍設(shè)計。因此需要掌握近年來的降雪情況，如降雪出現(xiàn)的時間、降雪量、積雪的最大厚度、積雪覆蓋的時間等。 </p><p>　　1.2 調(diào)查掌握基土及回填土的特征資料 </p><p>　　所謂基土，主要指的是水工建筑施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)土。它作為承載水工建筑物的主體結(jié)構(gòu)，對它的地質(zhì)特征的調(diào)查研

7、究也非常必要。而在具體施工過程中，如果本區(qū)域內(nèi)的土質(zhì)不符合施工要求，還需要回填土來替代原來的土質(zhì)。這樣一來，還需要對回填土的土質(zhì)特征進行調(diào)查研究。根據(jù)水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范與要求，需要調(diào)查的土質(zhì)特征資料包括土的物理力學(xué)特性、土的類型、顆粒篩分曲線、凍結(jié)前土的含水量、土的極限摩阻力、凍土的熱學(xué)參數(shù)；凍土的資料、標準凍深、設(shè)計凍深、基礎(chǔ)下土的凍深、地表凍脹土、土的凍脹性級別等。 </p><p>　　1.3.調(diào)查掌

8、握地質(zhì)水文資料 </p><p>　　所謂的地質(zhì)水文資料，主要指的是水工建筑物施工區(qū)的地下水水文情況。在水工建筑物設(shè)計時，地下水水文情況是非常重要的影響因素。其原因在于它能夠深刻影響到建筑物的地基穩(wěn)定性，地基不穩(wěn)，則水工建筑必然不穩(wěn)。因此，在施工設(shè)計時，需要對地下水水文情況進行綜合調(diào)查分析，而需要掌握的資料包括凍結(jié)期及凍結(jié)前地下水的分布及埋深變化情況、地下水的補給情況、地下水的物理化學(xué)特性等。 </p>

9、;<p>　　2.基于設(shè)計規(guī)范的一些抗冰凍具體措施探討 </p><p>　　在對所需要掌握的資料進行收集、分析與研究后，就需要根據(jù)研究結(jié)果確定設(shè)計方案。鑒于此，筆者根據(jù)對一些資料的分析，探討了一些設(shè)計方案中可以應(yīng)用的一些抗冰凍措施。 </p><p>　　2.1.科學(xué)地進行水工建筑物布局 </p><p>　　科學(xué)的水工建筑物布局，能夠達到很好的抗冰

10、凍效果。例如位于烏克蘭第聶伯河上的基輔水利水電工程，就采用了非常有效的抗冰凍布局，保證了其在數(shù)十年的寒冬中安然度過。而所謂的科學(xué)布局，是在根據(jù)水工建筑物所在地區(qū)的冬季日照情況，決定建筑物的朝向與受熱面積。在我國北方地區(qū)，河流的流向一般是東西流向，水工建筑的布局按照一般的設(shè)計方法采用的“坐西朝東”的布局。這種布局在冬季陽光最強烈的正午，受熱面積非常小，非常不利于建筑物的保溫與抗凍。因此，應(yīng)當采取一定的施工方法改為“坐北朝南”的布局。同時，

11、各座水工建筑物之間還應(yīng)保持一定的距離，防止相互遮蔽。除此之外，還應(yīng)當應(yīng)用抗凍性能好的建筑物構(gòu)型，即應(yīng)用屋面面積較大、建筑物墻壁較厚、窗口較少且較小、受光面積大等設(shè)計方法，最大程度上減少冷空氣對建筑物的不良影響。 </p><p>　　2.2.使用抗冰凍性能好的建筑材料 </p><p>　　建筑材料的抗冰凍性能在很大程度上決定了水工建筑物的抗冰凍性能。因此，在選擇建筑材料市場，應(yīng)當將其抗冰

12、凍性能作為重要的參考指標。在采購時，應(yīng)盡量選擇伸縮性能較強、不易斷裂、韌性較好、密實度高的建筑材料。尤其是混凝土的骨料，更要滿足致密性的要求，防止冰雪消融時對建筑物的侵蝕，造成墻體剝落。而在選擇砌磚時，也應(yīng)當選擇保溫性能較好的類型，如煤渣整體成型空心磚、氧化鋁添加劑復(fù)合磚等，這類砌磚不僅致密性、韌性均非常良好，還具備了隔熱、隔音的性能，非常適合高寒地帶的水工建筑物建設(shè)需求。 </p><p>　　2.3.盡量應(yīng)用

13、抗冰凍的結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　水工建筑物的抗冰凍性能不僅取決于建筑材料，還取決于建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計。也就是說，在設(shè)計建筑物建構(gòu)時，應(yīng)盡量使用抗冰凍、利于保溫的結(jié)構(gòu)設(shè)計。首先，在墻體與屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，最好將單層、單一結(jié)構(gòu)設(shè)計成多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。也即在最外層設(shè)計一層防冰凍層，中間部分設(shè)計一層保溫層。其中防冰凍層主要有細砂與水泥構(gòu)筑而成，約2厘米厚，保證此層的高密度和外表光滑，同時在最外層覆蓋一層泡沫瓷片，盡量減

14、少積雪覆蓋量以及消融時侵蝕墻體。而保溫層主要有泡沫構(gòu)成，厚度約為5厘米左右，從而增強建筑物墻壁的隔熱性能。另外，在屋面設(shè)計時，最好設(shè)計成陡坡結(jié)構(gòu)，減少積雪厚度。此外，水下部分還應(yīng)設(shè)計一層防水層。 </p><p>　　3.結(jié)束語：水工建筑物的抗冰凍設(shè)計是綜合性的。因此，上文探討的一些措施只是幾個方面。因此，在具體設(shè)計時，應(yīng)當最水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范進行充分的研究，設(shè)計出完整的抗冰凍施工方案。而且，在水工建筑施工

15、完畢后，在冬季還應(yīng)做還除雪、除冰等維護工作，對被冰凍損壞的建筑物結(jié)構(gòu)，應(yīng)當盡快完成修補，避免造成深度破壞。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]隋鐵齡.水工抗凍結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 渠系水工建筑物抗凍技術(shù)知識講座[J].水利天地，2010第3期. </p><p>　　[2]陳然.螺旋樁在季節(jié)性凍土場地抗凍拔性