谈渠系建筑物设计中的冻害防治措施
【摘要】最近几年，我国科学技术发展迅速，经济水平上升飞快。水利、水电等基础设施建设的比重也在增大，对我国的经济发展有巨大的推动作用。而且我们国家面积广大，地质种类复杂，渠系建筑物施工时，采取的施工技术也不一样。渠系建筑物大多被用在水工建设中，容易遭受冻胀破坏。本篇文章对此分析了，认真探讨渠系建筑物的冻害问题造成的原因和后果，并提出了防治措施。
【关键词】渠系建筑物；冻害防治措施；设计
由于我国面积广大，所以严寒地区所占比例也很大。比如说，新疆地区，就属于严寒地区，这个地方远离海洋，气温相对较低，水工建筑物时常会发生冻胀破坏，影响水工建筑的使用。在使用时，由于受到冻害的影响，工程建筑的使用期限也会减少，影响工程的经济效益。
一. 渠系建筑物的冻害问题
我国面积广大，各个地区的地质状况也不大一样，土壤中的含水量各不相同，部分地区还会发生季节性冻土现象，在发生冻结的过程中，由于土壤中含水量的不同，基土融沉发生的也不均匀。如果在这种地区，修建建筑物，地基的影响会很大，甚至是无法使用。因为渠系建筑物修建的位置特殊，发生冻害的可能性就更大。据有关资料显示，渠系水工建筑物冻害现象发生频繁，严重影响了渠系水工建筑的使用。
二.渠系建筑物冻胀破坏机理
渠系建筑物冻胀破坏是因为气温低，地基中水分冻结，土体发生膨胀造成的。
（一）基础面的冻胀力
使渠系建筑物发生冻胀的原因是多方面的，比如说气温、水分、土壤等，都是可能影响冻胀力产生的因素。
（二）基底不均匀移动
在冻胀力的作用下，会影响基底的受用力，使渠系建筑物发生上抬或断裂现象。
（三） 法向冻胀力、切向冻胀力
法向冻胀力、切向冻胀力也会影响水工建筑的使用，使渠系建筑物发生冻胀，破坏肌理。
三.中小渠系建筑物出现冻害问题的原因
（一）板基础受到冻害
如果板基础受到冻害，那么造成的结果就是发生切向冻胀力，使板基础的底部和周边都处在冻层里，然后法向冻胀力与切向冻胀力相互作用，造成板基础的冻胀上抬。当板基础位于下层的时候，因为面积的原因，冻胀力总是超过总外力，也能造成造成板基础的冻胀上抬，再或者渠系建筑物的寸与配筋与板基础强度不合适时，板基础也会发生上抬。
（二） 挡土墙
因为挡土墙在渠系建筑物中的应用广泛，所以在平时要注重对挡土墙的维护。造成挡土墙损坏的原因主要有以下几种：
（1）渗透破坏
在我国寒冷的地区，由于气温低，受冻害作用大，容易发生渗透破坏。我们说的冻害，指的就是填土建材的含水量低于塑造限制时，土壤体积就会收缩。尤其是在多雨的时候，渗径短路的现象更加严重，造成建筑物地基的不稳定。
（2）土体发生冻胀
在土体冻结期内，墙体会受到各方冻胀力的作用，发生位置的移动。冻结期结束后，移动的位置又不能马上复原，经历几次后，墙体倾斜的位置会更加严重。
（3）基土融沉
当地基内发生冻胀时，土壤内的含水量就会增加。如果遇到气温回升，基土就会融化，造成发生基土融沉。
四. 渠系建筑物设计措施
（一）设计简单，结构稳定
在以往的施工经验中得知，渠系建筑物外形在设计时要尽量设计的简单明了，这样收到冻胀力的作用越小，进而使其结构更加稳定。所以，我们对渠系建筑物的平面及里面进行设计时，一定要牢牢记住简单这个原则。
（二）建筑物各部分要合理分割
在我国一些寒冷的地区，对基础浅的中小型渠系建筑物进行防冻害设计是非常重要的，可采取以下几种方式：
（1）在施工时，将护墙和洞身分开浇筑，分割进出护墙和洞身，洞顶扣带弧形胸墙。
（2）因为胸墙和护墙本身存在着不同程度的冻胀变形，所以我们在施工时要将胸墙、护墙分块，使其相匹配。
（3）渠系建筑物管节间要采用柔性方式连接，保证其可适应冻胀变形和防渗防冲。
（三） 用砂砾石垫层换填地基冻胀性土
现在一般采用的防冻措施是换填法，是使用最广泛的一种措施。通过将原来的不抗冻的砂砾石等材料换成抗冻材料，减少或避免出现建筑物地基的浆胀，在我们对渠系建筑物进行实际操作时，要保持地基土的全部冻结深度，这样才能进行换填，因为换填的深度与工程的成本和防冻的效果有着密切的关系，所以，我们要充分考虑实际的情况，进行换填。根据所在渠系建筑物的种类、可允许结构变形的程度和土质的情况等，计算出合适的换填深度。
（四）水分转移条件的改变
（1）通过打排水井，降低地下水位
工程修建的地方，地下为沙砾石透水地区，粘土层厚度可达2—3米，在修建的过程中，我们可以采取打排水井的方式，降低地下水位。
（2）运用灌浆法，改变水分转移的条件
我们可以运用灌浆法，在地层中灌入化学原料，将地下的土地变得坚固起来，堵住水分流通的毛管通道，使水分转移变得困难或无法转移。
（3）利用不透水的材料进行绝缘保温
我们可以通过在建筑物的底部和周围铺设材料，这种材料得是有一定的厚度的，并且是不透水的材料，来改变地下的温度，减少地表受冻的深度，这样还可以改变水分转移的方向，使冻胀情况少出现或尽可能的不出现。
（4）通过改变地温，减少冻深，减少冻胀
我们都知道冰是在零摄氏度下形成的，如果想要减少冻深，我们就必须要保持地基温度在零摄氏度以上，防止水分发生转移，出现冻胀的情况。在实际的操作中，我们可以通过以下几种措施来提高温度。第一：寻找一些价格低廉且容易找到的材料（麦秸、树叶等），铺在建筑物容易受冻的地方。第二：我们可以利用水温来防止冻胀现象的出现。第三：将涵洞进出口堵住，达到保温的效果。
我们可以在实践中得知，渠系建筑物在设计的时候，工程人员就应该深入实地去了解情況，对整个工程进行系统的规划，还要掌握工程项目所在地的地质情况，气候情况等，为以后的设计方案打下一个良好的基础。在设计方案时，要做多手准备，然后选择最好的，最适合当地的设计方案，再根据设计方案，选择合适的防冻措施和方法，使工程项目达到一个最佳的完成效果。
参考文献：
[1]冯永祥.浅谈渠系建筑物设计中的冻害防治措施[J].中国水运（下半月），2008，11：251-252.
[2]夏兆君.渠系水工建筑物的冻害调查与防治措施的探讨[J].东北农学院学报，1983，12：183-189.