【方案】季节性冻土地基处理方案及实例

季节性冻土地基处理方案及实例 摘要：季节性冻土具有冬季冻结和夏季融解的特性，其工程特性表现为冻胀及融陷，对建筑物地基影响较大，本文结合工程实例，探讨了季节性冻土的地基处理方案；关键词：季节性冻土；地基处理；工程实例季节性冻土是指按冻结状态连续时间，地壳表层冬季冻结而在夏季又全部融解的土；依据土的类别、冻前自然含水率、冻结期间地下水位距冻结面的最小距离、平均冻胀率划分为不冻胀、弱胀冻、胀冻、强胀冻、特强胀冻五级；季节性冻土作为建筑物地基，在冻结状态下，具有较高的强度和较低的压缩性或不具压缩性；但融解后地基承载力大为降低，压缩性急剧增高，使地基产生融沉；相反，在冻结过程中又产生冻胀，对地基不利；冻土的冻胀和融沉与土的颗粒大小及含水量有关，一般土颗粒愈粗，含水量愈小，土的冻胀和融沉性愈小，反之就愈大；季节性冻土具有周期性融解、冻结现象，对地基的稳固性影响较大；某易地扶贫搬迁项目依据规划及设计要求共建住宅41户，均为一层砖混结构，每户住宅由房屋、围墙及大门组成；该项目已交工两年有余，住户均已入住；但大门在冬季由于地面隆起导致大门不能顺当开启，进入春季地面下降，大门可正常使用，但大门和围墙连接处及大门门洞已显现裂缝及破旧现象；分析缘由，该现象为地基土冻胀引起；一、场地地层概况依据野外钻孔编录，结合室内土工试验分析，场地地基土由耕土层①、粉质粘土层②组成，各层土特点描述如下：耕土层①（Q4ml）：黑褐色，不匀称，稍密，稍湿，结构疏松，富含有机质及植物根系，密实程度较差；层厚0.50-1.00m；粉质粘土层②（Q42al）：灰褐色，匀称，湿，呈可塑状态，局部可见砂砾石颗粒和生物碎屑，含植物根系，水平层理，无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等；最大揭露厚度9.50m，最大揭露深度10.00m； 2.水文地质条件场地最大揭露深度为10.00米，未发觉地下水；三、缘由分析1、地基土内水份在冬季由于温度降低结冰导致体积增大，引起地面膨胀，进入春季由于温度上升，地基土内冰体消融导致体积变小，引起地面缩减；本场地情形符合地基土冻胀概念；2、场地内粉质粘土层②含水量大，其含水量ω（%）介于21.9%-24.6%，平均值为23.1%，塑限含水量ωp（%）介于16.9%-181%，平均值为17.5%，依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-211〕的有关规定，该地基土为冻胀等级为Ⅲ级，冻胀类别为胀冻，易引起地基土冻胀；3、场地海拔高度较高，介于2070-2080m，冬季天气较冷，平均气温低于-10℃，是地基土冻胀的外部缘由；四、地基处理深度确定由于拟建场位置置较为偏僻，没有当地气象资料参考，依据拟建场地海拨高度较城区（标准冻结深度1.00米）高350米左右推断，当地标准冻结深度为1.20米，因此地基处理深度依据1.20米运算；五、地基处理的几种措施依据以上分析，大门冬季隆起现象是由于冻胀缘由引起，其处理措施有以下几种：1、保温：对大门周边挖槽，采纳炉渣及砂砾石回填，但基槽开挖深度较大，其处理成效不很明显；2、排水：大门显现冻胀现象和粉质粘土层含水量较大有关，采纳排水措施可以在肯定程度减缓冻胀现象的发生，但粉质粘土层渗透系数很低，需较长时间才能达到排水 要求，采纳渗透系数较高的粗砂可以有效解决粉质粘土层的排水问题；3、换填：粉质粘土层易冻胀缘由和其黏粒含量较大有关，采纳不易冻胀材料（如粗砂）进行换填，可以有效降低冻胀现象的发生,但由于住宅大门已完工，换填深度达到冻结深度1.20米，其密实度及和基础结合部的施工存在难度，对大门基础存在肯定安全隐患，且处理费用较大；4、注浆：采纳洛阳铲或冲击钻成孔，然后注入带压水泥浆，其优点是可以对部分土体利用水泥浆进行固定，削减地基土涨缩现象的发生；但地基土为粉质粘土，渗透系数很低，水泥浆扩散速度及扩散成效均较差，处理成效不抱负；六、地基处理方案的确定依据以上分析，结合场地实际地质情形，最终选定采纳排水及换填方式进行处理；1、排水及换填材料：采纳经淘洗的粗砂，要求大于2mm粒径的质量不应小于总重量的50%；其主要缘由是利用粗砂渗透系数较高来增强粉质粘土的排水性能，利用粗砂较大的间隙率减缓粉质粘土的冻胀及融沉；2、处理宽度（见图1）：大门两层各处理600mm，总处理宽度为1200mm；大门基础底面宽度为600mm，为保证处理成效，在大门基础两侧各增加300mm；3、换填厚度（见图2）：粗砂换填厚度依据300mm运算；其主要缘由是大门已完工，过大的换填深度会对基础安全造成影响；4、处理深度（见图3）：处理深度是依据场地估算的标准冻结深度1.20m来确定的；地面开挖300mm后采纳洛阳铲或冲击钻成孔，其深度为900mm，然后用粗砂回填至-300mm，然后整场地用粗砂回填；5、钻孔处理间距（见图3）：大门内侧钻孔间距为800mm，大门外侧间距为900mm，钻孔直径为100mm；6、处理要求：换填及排水所用粗砂均应夯实，地表用水泥砂浆抹平；图1：+0.00标高平面图图2：-0.30标高平面图