农村饮水安全工程防冻技术措施

白银市是甘肃省下辖的一个地级市，位于甘肃省的中部，地处黄土高原和腾格里沙漠过渡地带。白银市海拔高度在1275m~3321m，黄河流经全市，距离为258km，流域面积1.5万km2，中南部为中温带，半干旱气候，北部为冷温带干旱气候年降水量通常在110mm~352mm，年蒸发量在2101mm。白银市年平均气温在6℃~9℃，四季分明，日照充足，夏季无酷暑，冬季较为寒冷。当前，白银市农村饮水安全工程的建设进程不断加快，工程的建设体量显著增加。但在工程规划建造过程中，由于冬春季节没有充分掌握当地的气候条件，很多工程在运行和建设过程中不同程度的出现了冻害现象，如果这些冻害现象得不到妥善有效的解决，将会严重影响到整个项目工程的正常运行。所以，在明确农村饮水安全工程冻害产生机理和发生原因的基础上，要从防冻害技术措施角度入手，指导广大农民群众参与到农村饮水安全工程的防冻害处理工作当中。

　　1白银市农村饮水安全工程建设现状

　　近年来，白银市各级部门严格落实主体责任，高度重视解决农村饮水安全工作，科学编制农村饮水安全项目总体建设规划并抓好落实，积极争取国家和省上规模化集中供水工程项目和资金支持，农村饮水安全工作取得显著成效。同时，白银市将解决农村饮水安全项目建设纳入年度目标任务考核，层层传导工作压力，逐级抓实工作责任；各县（区）将农村饮水安全工程确定为“一把手”工程，加强部门协调合作，强化工作落实，农村安全饮水保障工作扎实有序推进。自国家实施农村饮水安全项目以来，各级及相关部门统筹整合各类资金，加大农村饮水工程建设投入力度，通过采取“自来水入户”“集中供水点+水窖”“泉水截引+水窖+小电井”等方式，有效解决了125万农村人口饮水不安全问题。截至目前，全市共建成农村集中供水工程186处，建成县级区域农村饮水安全工程水质监测中心5个，规模集中供水工程水厂水质检验室27个，千吨万人水厂水质化验室配备率为100%，全市集中供水率达到93%。

　　2农村饮水安全工程冻害发生原因

　　进入冬春季节，尤其是外界温度下降到0℃以下之后，冷冻环境之下，土壤当中的水分会进一步的结冰，使得土壤严重膨胀，土体受冻逐渐开裂与受冻土体接触的基础会受到冻胀土体外力应力的影响，当应力达到一定程度之后，就会对基础部分产生严重的危害。这些危害所造成的影响是多方面的。当水管和基础结构受到冻害之后，会造成基层基础结构，大量开裂，主体混凝土结构，输水管开漏，大量淡水浪费。新建工程还会使得水泥的泥化作用基本停止，混凝土强度不再提升。随着外界温度的下降，当水体全部结成冰之后，体积膨胀率在9%同时会产生较大的侧压力从而使混凝土产生早期破坏，降低强度。当冰凌融化之后，混凝土内部会存在很多的空气和空洞，降低了混凝土结构的密实性和耐久度。

　　3农村饮水安全工程冻害出现的原因

　　农村饮水安全工程的冻害原因主要分为内部因素和外部因素两种，例如，地基土冻胀沉降以及冰冻等现象都是一些自然因素破坏所造成的，这些原因在划分上都属于农村饮水安全工程冻害现象的内因，而一些由于设计不合理、技术管理不到位所引发的冻害现象属于外部原因。

　　3.1内部原因

　　内部原因主要包括了地基土壤冻胀造成的破坏、地基土沉降造成的破坏、冰凌荷载所造成的破坏。当地基土壤结冻之后，土壤当中的水分会逐渐形成冰凌，并且冰凌之间会产生一定的胶结力，并在这个力的作用之下，冻土就会跟农村饮水安全工程的基础部分相互胶合在一起。土壤当中的水分形成冰之后，体积会发生显著的膨胀，膨胀现象的影响之下，土壤当中的颗粒会发生位移现象，进而土体会出现膨胀这种现象就是土壤冻胀。农村饮水安全工程的基础和冻土胶结在一起，也会产生一定的约束作用，所以冻害会对基础产生一定的冻胀力，如果冻胀作用不是很均衡就会使农村饮水安全工程的稳定性遭受到极大的威胁，甚至会造成建筑物出现故障严重的破坏。进入春季之后，冻土当中的冰融化之后，体积逐渐缩小，土体自身重量的影响之下就会呈现逐渐下沉的现象，在全部变成水之后，由于自身体重和外在荷载的作用，水就会从缝隙当中流出，这样一来土体下沉更加明显，而农村饮水安全工程在施工建造过程中，地基土壤的含水量都是不均匀的，冰融化之后的沉降也是不均匀的，所以当地基不均匀的下降，达到一定安全范围之外，工程建筑就会遭受到极大的破坏。进入深冬季节，尤其是一些高海拔地区，河流、水管、输水管网在冬季会形成不同程度的结冰现象，从开始结冰到最后解冻过程农村饮水安全工程受到的静力压力和动力压力是不一样的，但是都会对建筑物造成严重的破坏。在冬季各种输送管道和管线以及水龙头部位，也很容易出现冻害。

　　3.3外部原因

　　外部原因主要包括了不正确的施工技术和项目工程设计不符合相关要求所造成的破坏。例如，在进行浆砌石挡土墙施工建造过程中，灌浆不满灌胶不均匀，墙背不平衡，不勾缝，容易挂霜结露，形成冻楔，会产生不规则裂缝或者水平裂缝，如果在冬季施工会加重裂缝，使得建筑物受到地基冻胀作用而遭受到破坏。如果在冬季施工会加重裂缝，使得工程受到地基冻胀作用而遭受到破坏，没有充分考虑冻胀的作用，也没有采取相应的防冻害措施，建造过程中地基很容易因为动荡作用丧失稳定性，遭受到严重破坏。

　　4农村饮水安全工程防冻害技术措施

　　4.1强化宣传带动

　　首先，继续以高标准、严要求再次逐村逐户核查，进一步规范完善软件资料，查漏补缺，不留死角，持续巩固提升脱贫成果，确保软件资料规范完整、真实准确，力争做好数据比对，确保万无一失；其次，全面开展农村饮水安全工程冬季维修养护，各村委会要切实增强责任感和使命感，认真履行好职责，重点排查，摸清防冻薄弱环节的管道，开展拉网式排查，集中开展检修养护，健全完善应急机制，全面落实保暖措施，严防冬季冻管问题；最后，利用村户明白卡、扶贫夜校、乡村大喇叭，面对面入户宣传，加大培训力度，指导群众学习掌握饮水安全政策和冬季防冻保暖技术，增强爱护供水设施的意识，提高群众维护管理饮水设施能力。

　　4.2入户设施冻管防范措施

　　首先，“穿衣戴帽”。对暴露在外的入户管道、水龙头等供水设施用棉麻织物、塑料泡沫等保温材料进行全面包扎，入户供水点水表坑用旧棉衣或编织袋装麦草覆盖保温；其次，排空管道。冬季寒冷时，入户的供水点在夜间至次日上午可关闭供水点水表坑内闸阀，排空水表至水龙头的管道；再次，人工加热。如果发现有初步冻管现象要及时对受冻部位采取人工加热（热毛巾包裹、淋温水）的方法进行加温消冻，防止冻结。严禁用明火烤或用开水直接浇淋，以免造成龙头或管件损坏；最后，引水进屋。建议将入户设施建在室内（厨房），避免在庭院内露天受冻。

　　4.3输供水管道冻管防范措施

　　首先，排查优化。重点排查，摸清埋设在基岩路段或土层覆盖厚度不足的管道及跨越沟道路涵或桥梁等防冻薄弱环节的管道。如具备条件，可选择阳坡面且土层较厚的路段对管线进行优化处理；其次，包裹覆土。对不具备埋设条件或埋设深度无法达到要求的管段，采取包裹铝箔玻璃丝棉管或岩棉管防冻；如管线附近有取土条件的可在管道上采用人工覆土的方法增加土层厚度保温。

　　4.4水源封冻防范措施

　　首先，加强监测。在冬季要加强对水源出水量的监测，如果出现封冻干涸的征兆，及时报告，及时启动应急预案；其次，提前储水备用。有水窖、水柜等储水设施的农户在封冻之前储存足够的备用水源；最后，专人送水。对老弱病残、孤寡老人，要固定公益性岗位人员定时送水，保证人人饮水安全达标。

　　4.5其他方面

　　冬季是饮水安全工程最薄弱和各类矛盾问题易发期，各村要高度重视饮水安全设施冬季保温防冻工作，针对可能存在的冻管隐患，制定防范措施。同时，向农户宣传各种水管防冻保温知识，确保饮水安全设施顺利过冬，正常供水。另外项目工程在设计建造之前，应该对当地的情况有全面的了解，充分了解土质情况和地下水的分布情况，包括掌握当地的温度，降雪量，冰冻深度，练好基础的埋入深度。针对冻害的部位可以采用置换法、隔层封闭法、排水法等几种方法将容易冻害的土壤替换掉，加强结构的强度，预防动害的发生。

　　4.6农村饮水安全工程主体结构的防冻害措施

　　农村饮水安全工程的施工和建设环节较为复杂，施工周期相对较长，在建设和项目工程投入使用之后，会受到多方面因素的影响，在这种情况下就需要提高重视程度。尤其是在进行冬季农村饮水安全主体结构管理过程中，一定要将防冻害措施有效落实其中，如此才能够提高建设水平，保障饮水安全工程安全运行，避免影响到村民的正常用水，农村饮水安全工程也才能够发挥其应有的作用。

　　4.6.1基槽基础的防冻害措施。农村饮水安全工程的基层和基础结构与土壤连接较为紧密，当外界气温下降到0℃以下，冰冻土壤水分就会逐渐的结冰，会造成土壤显著膨胀，当土体受冻开裂之后，与冻土体接触的基础部位就会受到冻胀土的外在应力作用，产生不同程度的形变，当应力达到一定程度之后，就会对基础部分产生一定的危害。因此进入冬季寒冷季节之后，基槽和基础部分的防冻害措施，应该结合当年的降雨量、保温两个方面入手。对于项目工程开挖的基层和基坑不宜开挖到设计的标高，应该预留200mm~300mm的土层，并在预留土层上方覆盖一层保温材料，防止基槽上方遭受到低温冻害。为了预防水分大量涌入，导致土壤湿度过大，结冻之后土壤严重膨胀，应该在基坑和基槽的四周设置排水沟，及时将雨雪排出，降低土壤的水分。冬春季节施工建造过程中当基础，采用独立基础或者桩基础，使基础梁下部分的保留100mm~150mm的空隙，防止土壤当中水分过多，土体膨胀之后，在外在预应力的作用之下，使得基础梁被损坏。而对于某些条形基础或者滑板基础，可以在侧壁回填炉渣、混合泥沙或者在顶部覆盖一些保暖设施进行保温处理。在进入冬季之前，对于能够回填到设计标高的基础，应该尽快回填到设计的标高，并且在回填过程中，应该尽量将基础内部的水分排干净，表面可以覆盖一层防水材料或者保温材料。对于冻胀比较严重，超出了基础限制的，应该采取相应的防护措施和加固措施，及时消除饮水安全工程的质量隐患。

　　4.6.2工程组混凝土结构的防冻化措施。饮水安全工程的主混凝土结构如果遭受到冻害将会影响到正常的供水，所以应该从以下几个方面入手，一方面要尽量的提高混凝土早期强度。在施工建造过程中，应该结合当前的气候条件以及当地的历史气象数据，选择硅酸三钙含量相对较高，同时水泥颗粒度相对较细的早强硅酸盐水泥。这一类水泥在施工建造中过程中水化反应速度相对较快，早期施工投入使用之后，要比其他水泥类型硬度要高，能够很好的降低冻害所造成的混凝土的膨胀。此外还可以在混凝土当中插入适量的早强外加剂，这也能够大大提高混凝土早期的强度，应用最为常见的早强外加剂为硫酸钠，按照2%的比例添加。有条件的地区在混凝土工程施工建造过程中，还可以向其添加减水剂，这样能够有效的改善混凝土自身的流动性，大大减少混凝土在搅拌过程中水的使用量，同时混凝土材料的水灰比也能够得到很好的控制。利用该材料所生成的混凝土成品当中，游离水的含量会显著下降。同时通过将抗冻剂掺入到混凝土材料当中，也能够大大降低混凝土结构的结冰点，从而能够使混凝土结构当中的水分能够在零下十几度到零下二十几度的条件下，依然能够保持液态，不会产生凝固，使得混凝土的强度能够得到有效的保障，防止混凝土当中游离水结冰而造成冻胀现象。当前常用到的抗冻剂包括了氧化钙、氯化钠等。

　　5结束语

　　综上所述，农村饮水安全工程涉及千家万户，用户基数大，覆盖范围广，且居住分散，冬季使用和管理是一件非常困难和操心的事，单靠工程管理单位的服务还远远不够，需要灌区广大农民朋友们和各用水户的齐心协作，群策群力，共同用心做好管理，把设备、设施维护好，把共用水表井管理好，实现灌区农村自来水的稳定供水和长期使用的目标。

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