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水工建筑物冻害防护与维修

2020-04-09 21:01

对水工建筑物因反复冻融和地基冻胀遭受冻推力而出现冻害的防护与修理。寒冷地区水工建筑物常见的冻害有冻融破坏、冻胀破坏和冰推力破坏等3种:①混凝土坝上游面、溢流坝面、消力池、护坦等,由于混凝土抗冻等级低,遭受冻融破坏;②闸底板、闸墩和渡槽排架等建筑物由于地基冻胀而上抬破坏;③土坝和渠道护坡由于地基土冻胀而破坏;④混凝土低坝和闸门因设计时考虑冰冻压力不够,在遭受冰压力时发生破坏;⑤大块流冰撞坏胸墙、拦污栅墩和槽等。对水工建筑物的冻害应根据不同破坏原因采用不同的修补方法和防护措施:对冻融破坏可采用低水灰比引气抗冻混凝土修补;对冻胀破坏可采用置换非冻胀性土、排水降低地下水水位和保温材料(如聚苯乙烯板材等)保温等处理;对冰推力破坏可采用破坏冰、扰动和引滑等措施进行防护。

引气抗冻混凝土修补冻融破坏

水位变化区上游坝面、溢流坝面或其他泄水建筑物表面由于原混凝土强度和抗冻等级低,遭受冻融使混凝土疏松脱落露筋破坏,可采用低水灰比、掺引气剂的引气抗冻混凝土修补(参见混凝土建筑物表层处理)。

换土排水处理冻胀破坏

水工建筑物地基为冻胀性土,冻冰后将隆起上抬,从而使水工建筑物基础随之隆起、倾倒而破坏,可设法用砂砾石等非冻胀性土予以置换,如全部置换有较大困难可局部置换;如为桩基,则可刨开冻层,在冻深范围内和在挡土墙前缘涂刷渣油、低温沥青、润滑油等憎水材料以减少切向冻胀力。地基土中的含水量与冻胀有关,当土的含水量已大于起始冻胀含水量时,应设法排水,降低土的含水量,降低地下水水位,并应切断外水补给来源。

减小冰推力的防护措施

若一些水工建筑物设计时未考虑冰压力,在运用中要加强管理。如可在建筑物前采用人工或机械破冰形成冰槽,或在建筑物前设潜水泵或压缩空气机,定期开动,防止临近建筑物前的水面结冰。对于引水式的日调节水电站,运用中可利用水库水面的起落波动,防止建筑物前形成较厚冰面。当土坝上游块石护坡受冰压力破坏时,除可采用上述破冰法形成冰槽外,也可在护坡与水面接触部位铺设塑料薄膜,使冰面沿坝坡向上滑动,保护护坡不被破坏。为防止大块流冰撞击损坏水闸闸墩、胸墙等构筑物,运用中要加强监察,在流冰季节设法破碎大块冰或引导冰块顺利通过闸孔。

表面保温措施

为防止负气温和寒潮突然袭击造成冻害,可在建筑物表面用保温材料覆盖以增大热阻,使土层和建筑物不受冻。保温材料有草料、砂土、炉渣、泡沫混凝土、聚苯乙烯板等。对于永久性保温材料,要求具有耐久性好、吸水性小及不易变质的特性;当承受荷载时还要求保温材料不产生大的变形,并有足够的抗压强度。中国黑龙江省、甘肃省和内蒙古自治区对灌溉渠系建筑物,在每年灌溉季节后,在建筑物上用土、砂或草料覆盖保温,第二年再清除。

结构防御措施

参见水工建筑物冻胀防御。

为了更可靠地防止水工建筑物出现冻害,有时可同时采用几种防冻措施进行综合治理。俄罗斯、加拿大和北欧的一些国家,对水工建筑物防冰冻害都很重视。俄罗斯采用蒸汽电热破冰,效果较好,但费用较高;朝鲜在建筑物前设置专用机械,定时往返移动,避免水面结冰。

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