做好冬季水工建筑物防冻养护 减少水利基础设施安全隐患

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新疆石河子地区每年进入冬季时供水渠道断流，渠道建筑物在冬季失去了水的保温作用，防渗板、护坡、坝堤、闸门等部位由于地基土的冻胀和融化沉陷而发生破坏。冬季土层在冰冻过程中产生膨胀，春季冻土融化又产生沉陷，冻胀与融沉交替，加上水面结冰后冰压力的作用，常会使建筑物的强度和稳定受到破坏。而石河子市玛纳斯河流域管理处管辖着蘑菇湖、跃进、夹河子、大泉沟4座大中型水库和540多公里长的引输水干渠，众多的水工建筑物及长距离的渠道坝堤每年都会承受不同程度的冰冻影响，给水利基础设施造成一定的安全隐患。针对这些情况，笔者对遇到的一些常见冻害及处理措施进行了简单分析。

1.常见的冻害

1.1溢洪道、涵闸底板破坏 进出口底板发生纵、横裂缝和隆起；底板整体上抬，在分缝处出现挤裂、错位等现象；挡土墙破坏，基础冻土融化后，土壤含水量增大，使其承载力减低，当前趾处的地基压力超过承载能力时，挡土墙就会产生前倾，由于重心前移，更加大了前趾处的地基压力。

1.2桥梁、 渡槽桩墩基础的破坏 冬季的石河子地区桥梁、渡槽的桩基常有拔冻现象，桥墩、桩基被上拔后，解冻后一般不能完全复原。累计上拔量逐年加大，而每个桩的冻拔量不一，使桥面、渡槽底形成波浪形，出现断裂。渡槽进出口处，由于冻融交替，使槽身与进出口接缝的止水受到破坏而漏水。

1.3堤坝护坡的破坏 堤坝护坡破坏的主要因素是冰压力和护坡底层不均匀冻胀。冰压力包括静冰压力和动冰压力，静冰压力是由于冬季水库水面结成冰盖，并与四周岸边、坝坡产生的压力称为静冰压力；动冰压力是春季破碎的冰层受风或流水作用，移动撞击坝面所产生的压力。护坡土层不均匀冻胀是结冻过程中在土体内形成冰夹层，使土体产生不均匀冻胀，造成护坡隆起开裂等现象，当冻融沉陷后，护坡不能复原而架空，加上风浪，极易受到破坏。

1.4混凝土建筑物的冻融破坏 在严寒地区，混凝土建筑物的湿润和水位变动部位受冻融交替影响，常发生表面剥落、裂隙等现象，如不及时防治，逐年发展，也会导致整体破坏。

1.5水闸基土冻胀破坏 水闸的破坏部位多为闸上下游混凝土防护结构或分体式闸室的闸底板。其主要表现形式为闸室底板、防渗板、混凝土护坡等发生位移、鼓胀、裂缝甚至破碎等现象。

2.冻害的防治和处理

2.1堤坝护坡的防冻措施 堤坝护坡因冻损坏，修理时要注意垫料层级配，在冻层内的填砂厚度要适当加大，再依次填砾石、碎石或卵石，然后砌块石，并按设计要求保证施工质量。为了防止冰压力的破坏，可在坝前一定距离内开凿冰槽，以消减冰盖对护坡的推力。常用的破冰、防冰方法是开冰槽。在护坡（包括闸前和建筑物周围）开一条0.5～1.5米宽的不冻槽，以隔绝冰压力的传播。有两种开冰槽的方法：一是在破冰部位搭脚手架平台，台面高出水面约0.5米，人站在平台上用大木槌或其他工具定时破冰。一般在冰冻初期就要破冰，不能等冰层结厚再打；另一种是拉槽破冰，即在土坝或建筑物迎水面拉一道绳子，中间绑一根大木块或铁耙，在结冰开始时，定时拉动绳子，使木块在水中往返走动，或用钢丝绳吊铁耙，以卷扬机拉动，使水不结冰，形成不冻槽。

2.2渠道混凝土衬砌的防冻胀措施 冻胀是由于土壤中水分在负气温下的转移所造成的。当地下水位距冻结面超过2米和土中含水量小于塑限时，将不发生冻胀或只发生少量的水分聚集。因此，混凝土衬砌防冻胀的关键在于搞好排水和保温，采取砂砾石和渣油砂垫层及蓄水保温等措施对防止冻胀是有效果的。垫层厚度可按最大冻深的70%考虑填加。

2.3混凝土建筑物的防冻措施 冰冻以前，要清除混凝土建筑物上的积水；对可能遭受冰冻损坏的临时建筑物或冬季不用的设备，应拆除或妥善保管；在需要破冰的部位，应在冰冻前安装好破冰设施，并进行试用；对建筑物易受冻害的关键部位如有渗水裂缝，建筑物岸边和渡槽进出口等部位，可结合当地情况用砂土或柴草覆盖保护，使保护区土层不冻或后冻，以避免由于渗漏结冰造成混凝土冻融剥蚀，减轻冻害；解冻后，及时检查建筑物有无冻蚀及冻胀开裂等现象，并及时进行修补，修补材料及施工方法应满足设计抗冻要求。

2.4水闸基土冻胀破坏防治 防治水闸基土冻胀破坏应从以下两个方面入手：一是消除基土冻胀的因素；二是改善建筑物的结构形式和约束条件，使其能抵抗冻胀力的作用或在不影响工程安全运用的条件下有一定的变形适应能力。根据水闸基土冻胀破坏特点、破坏原因、危害性以及防冻胀措施实验结果，对其进行加固处理。