凍土地基特性及施工要點分析

景冬冬

摘 要：近些年以來，我國的經(jīng)濟快速發(fā)展，致使建筑工程質(zhì)量的壓力逐漸增大，建筑的建設逐漸向比較復雜的地區(qū)轉(zhuǎn)移，像跨河和穿山等建筑工程給建筑建設的施工建設帶來了巨大的挑戰(zhàn)。為了能夠進一步提高建筑施工技術，作者根據(jù)自身多年的研究，同時根據(jù)凍土層的主體特性，總結(jié)了一些凍土層建筑施工的方法。

關鍵詞：凍土；特性；施工

我國幅員遼闊，在青藏高原等地區(qū)具有大量的凍土層，而在東西部的高山頂部，由于溫度較低，也存在大量的凍土層。凍土是一種溫度低于零度的土層，其中往往含有固態(tài)的冰和土，按照不同的分類方法，可以將其分為瞬時凍土、多年凍土和季節(jié)凍土，而根據(jù)形成的自然條件，可以將凍土層分為高海拔多年凍土等幾種。在建筑建設中，凍土層對施工具有很大的影響，因此，需要詳細了解其特性，然后制定相應的施工方法。

1 凍土地基的施工特性

凍土具有多種工程特性，大概包含物理特性、融沉性和力學特性等幾種，根據(jù)凍土的特性進行建筑施工，能夠更好的保證建筑的質(zhì)量。

1.1 凍土的物理特性

首先是含水量，凍土中含有大量的水分，含水量指的是凍土中所有的冰同土骨架的質(zhì)量之比以及不凍水和土骨架的質(zhì)量之比的總和。然后是凍土中的含冰量。凍土中的水分不完全是冰，同時還含有一定的未凍水，因此，衡量凍土中的含冰量不能直接測量凍土融化后的含水量，需要對其進行具體的分析，例如相對含冰量和體積含冰量等。不同的分類需要不同的測量方法，相對含冰量指的是凍土中冰的質(zhì)量同所有水分的總質(zhì)量之比，而體積含冰量則是將凍土中的冰的體積同凍土的總體積進行對比。

1.2 凍土的力學特性

凍土的變形特性同其他種類的土相比，主要的差別在于冰的含量。冰含量的多少對土質(zhì)的力學特性具有重要影響，隨著溫度的降低，冰的強度也逐漸增強，此外，冰中結(jié)構(gòu)的變化，也會影響到凍土的力學特性。冰的強度還會隨著應變速率的變化而變化，從而導致凍土的特性也隨著變化，主要表現(xiàn)為由塑性變?yōu)榇嘈裕@些特性都是由冰的特性變化引起的。凍土的強度受外界條件的影響較大，像溫度、壓力等。假如溫度降低，凍土的強度也會隨之變強，當荷載的時間延長時，能夠使顆粒間的膠結(jié)冰產(chǎn)生較強的塑流性，從而使之具有了流變性，這樣會使凍土具有瞬時的較大強度，然而卻使其長期的強度減小。此外，應變速率的變化也會影響凍土的強度，主要表現(xiàn)為由塑性向脆性轉(zhuǎn)變。

凍土的強度還受到圍壓的影響，這是凍土強度不同于其他類型土的一個重要表現(xiàn)。凍土的強度隨著圍壓的變化，呈現(xiàn)一種相反的趨勢，當圍壓較大時，凍土強度隨著圍壓的升高而降低，而當圍壓較低時，凍土的強度反而隨著圍壓的降低升高，這與其他類型的土的特性完全不同。

1.3 凍土的凍脹性

在季節(jié)性的凍土區(qū)或者多年的凍土區(qū)，當溫度降低到一定程度時，凍土中的水分就會逐漸形成冰凍顆粒，然后逐漸向著正凍帶轉(zhuǎn)移，填充其中的空閑區(qū)域，一般情況下，當凍土中的水分凝結(jié)成冰后，體積會增大百分之九，當凍土的體積膨脹到一定程度時，就會造成顆粒之間的相對位移，從而造成凍土的凍脹。凍脹的嚴重與否主要取決于土中的未凍水分遷移的數(shù)量，假如溫度持續(xù)降低，導致凍土中的水分逐漸轉(zhuǎn)移，從而增大冰凍層的厚度，這樣就會使凍脹更加嚴重。

凍脹的主要影響因素有：土顆粒中礦物的成分、土中的含水量、顆粒的大小以及凍結(jié)的條件和外部環(huán)境等。一般情況下，顆粒較大的土層不易出現(xiàn)凍土層，然而，隨著時間的延長，土中較大的顆粒逐漸減少，分解成較小的顆粒，從而使土的粘性逐漸增加，導致土的凍脹性逐漸增強。土中含有豐富的礦物物質(zhì)，其中的親水物質(zhì)能夠大量的吸引水分，從而增強凍土的凍脹性。

2 施工工藝及其方法

2.1 施工工藝

首先，在施工前，需要對鉆機進行選擇，根據(jù)施工場地的具體情況，選取合理的鉆機，然后在進行樁基施工時，通過旋挖鉆機成孔施工工藝，保證施工的正常進行，防止影響施工進度。然后是施工前的準備。充足準備能夠使施工進行的更加順利。首先，需要進行測量和放樣，明確每個樁的位置及其所需要挖掘的深度，誤差允許范圍為≤±5cm，這樣能夠保證施工的安全進行，此外還可以設置相應的防護措施，使檢測標高和樁中心更加方便。為了盡量減少鉆孔對場地的影響，可以采用以填代挖的方法。然后是護筒的埋設。按照設計的要求將護筒埋入到一定深度，然后在其表面涂抹一層渣油，防止其外面被腐蝕。在施工完成之后，將護筒保留在施工現(xiàn)場，這樣能夠很好的減少凍土對樁基礎的拔力，此外，還能減少外表面對水的親和力。然后，將鉆機就位。鉆機采用自動化系統(tǒng)，在開鉆之前，將其調(diào)整到正確位置，然后將機架桿調(diào)垂直，減少鉆機機桿的晃動。鉆機就位后進行鉆孔工作，在鉆孔的過程中，時刻觀察土質(zhì)的特點，然后采用合適的鉆頭。旋挖鉆機是將旋挖鉆頭切入到土體中，然后利用鉆頭的擠壓將土擠入料斗中，最后提出地表，裝入運裝車中運走。

2.2 凍土地基工程的施工方法

凍土地基工程的施工方法包括凍土地基的工程防護及其改造。在我國的現(xiàn)階段工程施工中，主要是采取防護和改造，而對于凍土的利用尚未實現(xiàn)。在進行凍土施工時，凍土的主要危害是凍脹和融化下沉，這樣會導致建筑物的不均勻下沉，甚至造成建筑物的倒塌。

對凍土的防護和改造主要是為了消除或者預防其危害的產(chǎn)生，主要方法包括架空通風基礎和鋪設隔墊層及各種熱樁等。

凍土的改造主要是為了消除凍脹和融沉特性，從而使工程正常進行，并保證建筑物的建設質(zhì)量。目前采用的方法主要有換填法和物理化學法。換填法是使用較為廣泛的一種方法，就是用粗砂等防凍性較好的材料置換掉土體材料，從而減少地基的凍脹性。物理化學法則是根據(jù)凍脹產(chǎn)生的原因，交換陽離子和鹽分，從而影響凍土的地基規(guī)律，主要措施是在凍土中加入一定量的可溶性無機鹽，用憎水物質(zhì)減少土體對水分的親和性，從而減少水分的聚集。物理化學方法是一種比較簡單的防護措施，同時成本較低，是目前采用較為廣泛的一種方法。

3 結(jié)束語

綜合上述所說，在進行凍土施工時，需要綜合考慮土中水分的多方面來源，在保證給水安全的基礎上，從材料和管理等方面保證工程的質(zhì)量，減少成本的消耗，增加企業(yè)的收入。

參考文獻

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