凍土地基特性及施工要點分析

景冬冬

摘 要：近些年以來，我國的經濟快速發展，致使建筑工程質量的壓力逐漸增大，建筑的建設逐漸向比較復雜的地區轉移，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。為了能夠進一步提高建筑施工技術，作者根據自身多年的研究，同時根據凍土層的主體特性，總結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、多年凍土和季節凍土，而根據形成的自然條件，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，根據凍土的特性進行建筑施工，能夠更好的保證建筑的質量。

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量之比以及不凍水和土骨架的質量之比的總和。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量同所有水分的總質量之比，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，冰中結構的變化，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，主要表現為由塑性變為脆性，這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冰產生較強的塑流性，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，主要表現為由塑性向脆性轉變。

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。凍土的強度隨著圍壓的變化，呈現一種相反的趨勢，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

在季節性的凍土區或者多年的凍土區，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移，填充其中的空閑區域，一般情況下，當凍土中的水分凝結成冰后，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量，假如溫度持續降低，導致凍土中的水分逐漸轉移，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的條件和外部環境等。一般情況下，顆粒較大的土層不易出現凍土層，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，其中的親水物質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，在開鉆之前，將其調整到正確位置，然后將機架桿調垂直，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。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凍脹產生的原因，交換陽離子和鹽分，從而影響凍土的地基規律，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量，減少成本的消耗，增加企業的收入。

參考文獻

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