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工程建设中冻土地基处理分析

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工程建设中冻土地基处理分析摘要:本为主要分析了工程建设中冻土地基的形成、分类、构造、危害及处理方法。关键词:冻土地基;工程;建设冻土地基在我国分布较广,东北、华北和西北大量存在。冻土特别是季节性冻土在基础建设时如果处理不当,不仅容易形成裂缝,严重的则会造成结构性的破坏。1.冻土地基概述地面以下的土层,当温度低于0℃时,土中水冻结形成冻土层。冻土可分为季节性冻土和多年冻土两大类。冻土构造分为晶粒状构造、层状构造和蜂窝状构造三类。土层冻结时,水分在原来的孔隙中结成晶粒状的冰晶,一般砂土和冻结速度快、含水率小的粘性土,多为晶粒状结构。土层在单向冻结并有水分转移时,形成层状结构,在冻结时速率小,冻结过程中有水分迁移的饱和粘性土与粉土中常见。土在多项冻结条件下,水分转移形成蜂窝状构造。季节性冻土指地表土层冬季冻结而在夏季又全部融化的土层。我国华北、东北和西北大部分地区为此类冻土,厚度在0.5m以上,最大可达3m。季节性冻土在冻融过程中,反复产生冻胀和融陷,使土的强度降低,压缩性增大。严重时引起建筑物结构破坏,在营房建设地基处理时应引起重视。第4页共4页 多年冻土指持续冻结时间在2年或2年以上的土层。多年冻土通常很厚,常年不融化。多年冻土主要集中在东北大、小兴安岭北部、青藏高原、天山、阿尔泰山等地区,总面积约为215万km2,约占我国面积的22%。2.冻土的影响、危害(一)冻土抗压、抗剪强度冻土由于冰的胶结作用,冻土的抗压强度大于未冻土,在长期荷载作用下,冻土由于具有强烈的流变性,其极限抗压强度远低于瞬时荷载下抗压强度。冻土在长期荷载下,其抗剪强度低于瞬时荷载下的强度,冻土融化后土层粘聚力大幅下降,抗剪强度降低。(二)冻土冻胀性和融陷性土层在受冻时会产生冻胀,引起土体发生膨胀和隆起。同时,冻土融化后,产生融陷(溶沉)使土体强度降低,压缩性增大。当基础埋置深度超过当地土层冻结深度时,冻胀力仅作用在基础侧面,称为切向冻胀力;当基础埋置深度浅于当地土层冻结深度时,除基础侧面上切向冻结力外,在基底上还有法向冻胀力(图一)。如果上部结构荷载加基础自重小于冻胀力,则基础会被抬起,而融化时,冻胀力消失基础会下陷。由于这种上台或下陷的不均匀性,会造成营区建筑物墙体或路面的开裂,严重时影响建筑物结构损害,造成结构破坏。融陷性也是评价冻土工程性质的重要指标。晶粒构造冻土融陷性小,蜂窝状冻土融陷性较大。因而,在冻土区进行工程建设时,必须考虑冻土的影响。第4页共4页 图一(作用在基础上的的冻胀力)3.冻土地基的防治措施为防止冻土地基对建筑物造成破坏,在进行基础施工时,需根据当地冻土深度和基础埋置深度,对冻土地基进行相应的处理。常用方法有以下几种措施。(一)结构措施为减小冻土对建筑物影响,可以考虑采用深基础(如桩基础、地下连续墙等)埋于当地冻深以下。(二)排水隔水法施工时,在建筑物周围设置排水沟,防止雨水、生活用水等深入地基。同时,在基础的侧面与底部填砂石料,并设置好排水管道将渗入水排出。(三)保温法施工时,在基础底部及侧面设置隔热层,增大热阻,推迟土的冻结,降低冻结深度。(四)物理化学法采用人工盐渍化改良土层,加入NaClCacl2和KCl等降低冰点温度,减轻冻害。也可采用憎水性物质改良地基,如加入柴油等化学表面活性剂,减少地基土层的含水量,以减小冻害。还可考虑加入顺丁烯聚合物等,使土颗粒聚集,降低冻胀。(五)换填法第4页共4页 可采用粗砂、砾石等不冻胀材料填筑在基础底部,减小冻胀影响。换填时,换填深度:采暖建筑一般取当地冻深的60%,不采暖建筑可取当地冻深的80%,宽度由基础边缘每边外伸15~20cm。参考文献:[1]土力学与地基基础,清华大学出版社,2004.04[2]混凝土结构,中国建筑工业出版社,2008.11[3]建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)第4页共4页