林立

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于一些寒冷地區(qū)，特別是西藏高原凍土地區(qū)工程的建設(shè)發(fā)展，其引水渠道地基問題顯得日益重要。寒冷地區(qū)地基的“凍脹”“融沉”現(xiàn)象一直都是地基的主要問題，本文通過分析寒冷地區(qū)的凍土現(xiàn)狀，凍脹率，并提出了如何解決此類問題的方法和凍土地基加固的措施。

關(guān)鍵詞：寒冷地區(qū);凍土;地基;加固

引水渠道，顧名思義，輸送的主要是水，但是水對巖石的強(qiáng)度和耐久性都有很大程度的破壞，是其的主要破壞因素之一。并且在寒冷地區(qū)的凍土地基因為“凍脹”“融沉”現(xiàn)象的存在，所以對其的破壞相較于平原地區(qū)，溫暖的地區(qū)的危害更大，所以需要更加注重對地基加固的技術(shù)處理。

一、地基凍脹率分析

巖土的凍脹是由于水在凍結(jié)狀態(tài)下體積的變化，在寒冷地區(qū)的沿途本身顆粒也會產(chǎn)生凍脹，但是水的凍脹對其的危害更為顯著，幾乎其本身的凍脹是可以忽略不計的，所欲對于地基凍脹率的分析主要是對水的凍脹率的分析。對于引水渠道來說，其本身地基的含水率就高，到了冬天或者是寒冷的季節(jié)就會發(fā)生很嚴(yán)重的凍脹現(xiàn)象，這樣就直接破壞地基的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其使用壽命和強(qiáng)度的下降。

二、寒冷地區(qū)凍土現(xiàn)狀

受海拔、氣候的影響，寒冷地區(qū)的巖土主要是凍土。其中寒冷地區(qū)凍土最為顯著的代表就是青藏高原地區(qū)的凍土層，我國70%的凍土都在青藏高原地區(qū)。厚層地下水和高含冰凍土是青藏地區(qū)凍土的主要組成。高含冰凍土高達(dá)幾百千米，而厚層地下水凍土也有幾十千米，所以解決寒冷地區(qū)的凍土地基問題意義重大，并且在青藏高原地區(qū)因為空氣稀薄會受到強(qiáng)烈的太陽光輻射，所以解決寒冷地區(qū)凍土地基問題需要綜合考慮。

三、寒冷地區(qū)凍土對地基產(chǎn)生“凍脹”“融沉”現(xiàn)象

寒冷地區(qū)的凍土對于地基產(chǎn)生不好的影響主要是因為“凍脹”“融沉”現(xiàn)象的產(chǎn)生，這兩種現(xiàn)象會破壞地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，破壞其強(qiáng)度和耐久性，下面就對這兩種現(xiàn)象進(jìn)行簡要論述。

寒冷地區(qū)的巖土主要存在的形式多為凍土，而凍土一般分為三層：凍融層、凍融相變混合層、永凍層。凍融層是凍土最上面的一層，這一層會直接受到季節(jié)、氣候、溫度的影響而導(dǎo)致其厚度發(fā)生相應(yīng)的改變。第二層是凍融相變混合層，也就是俗稱的凍融上限，這層受到溫度的影響層度會發(fā)生改變，最后一層是永凍層，一般是不會受到溫度變化的，青藏高原就多為常年永久凍土。

（一）凍脹

凍脹主要發(fā)生在冬季，因為氣溫的降低，導(dǎo)致了巖土中水的凍結(jié)，直接導(dǎo)致凍融相變混合層上移，凍融層厚度降低，土壤凍結(jié)，發(fā)生了凍脹現(xiàn)象，在冬季時不適合對地基進(jìn)行處理的，因土壤因結(jié)冰而非常堅固，所以在寒冷地區(qū)的引水渠道地基工程多選擇在夏季。

（二）融沉

融沉多發(fā)生于夏季，其直接因素時氣溫的升高，導(dǎo)致永凍層厚度降低，凍融相變混合層下移，凍融層厚度增加，發(fā)生融沉現(xiàn)象。

（三）“凍脹”“融沉”現(xiàn)象對地基基礎(chǔ)的破壞

1、基礎(chǔ)斷裂破碎，基礎(chǔ)局部凍脹使建筑物產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重的出現(xiàn)裂縫，呈現(xiàn)上寬下窄。

2、產(chǎn)生多條裂縫，呈現(xiàn)出現(xiàn)倒八字形狀。

3、凍切力對基礎(chǔ)產(chǎn)生側(cè)向推力，使基礎(chǔ)側(cè)向位移。

4、條形基礎(chǔ)局部斷裂，基礎(chǔ)側(cè)向產(chǎn)生垂直裂紋

四、如何解決寒冷凍土對地基基礎(chǔ)所產(chǎn)生的“凍脹”“融沉”現(xiàn)象

（一）工程前期對地質(zhì)的勘探

對于寒冷地區(qū)凍土的地基加固措施首先需要對工程前期進(jìn)行嚴(yán)密和充足的地質(zhì)勘探工作，做好前期工程準(zhǔn)備工作。滿足后期工程的規(guī)劃、施工、運營保證工程的施工進(jìn)度和工程質(zhì)量。對寒冷地區(qū)的凍土進(jìn)行實驗分析，采集、地形、地質(zhì)進(jìn)行測繪和勘探工作。因寒冷地區(qū)凍土的施工不同于別的地區(qū)施工難度大，所以需要做好以下工作：

1、對地基施工場地進(jìn)行研究，多收集相關(guān)的資料，多積累前人施工的經(jīng)驗和臨近建筑工程施工時的心得體會，做好資料采集工作。

2、查明場地和地基的穩(wěn)定性、凍土的分布規(guī)律、凍土構(gòu)造特征、凍土現(xiàn)象及發(fā)育程度和地下水埋藏條件等。

3、為工程建設(shè)的開展提供相應(yīng)的參數(shù)，例如凍土的力學(xué)、應(yīng)力、熱力等相關(guān)的施工設(shè)計參數(shù)，避免施工過程中問題的產(chǎn)生。

4、制定出合理的地基加固施工方案，保障地基加固施工的高效運行，以及施工后對周圍環(huán)境和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響都需要考慮在內(nèi)。

（二）凍土地區(qū)地基的處理

對于凍土地區(qū)地基的處理一般需要遵循三個原則：“保護(hù)凍土原則”、“允許融化原則”、“融化速率原則”。

1、季節(jié)的選擇

對于這三個原則的遵循所以需要在引水渠道工程施工時期就需要對季節(jié)進(jìn)行選擇，例如“保護(hù)凍土原則”就需要在雨季后凍結(jié)前進(jìn)行開挖方基，“允許融化原則”則需要一般選擇在夏季，氣溫較高的季節(jié)，保障在凍土凍結(jié)前也就是凍土融化時期完成工程的施工。在寒冷地區(qū)對地基的施工一般選擇在夏季進(jìn)行，這樣可以做到盡可能少地挖凍土，減少工作量和工作強(qiáng)度。

2、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的處理

2.1為了減少地基基底的融沉變形和減少凍脹現(xiàn)象的產(chǎn)生破壞地基基礎(chǔ)，增強(qiáng)其的強(qiáng)度，一般都需要在其底部加一層墊砂層。

2.2做好地基的填充，為了減少凍脹現(xiàn)象的破壞，需要在地基兩側(cè)加入填充粗骨料，這樣可以有效減少凍脹對地基的破壞。

2.3在使用預(yù)制樁基礎(chǔ)，我們要保證樁中的混凝土入膜時在 5℃—10℃。

2.4涂凡士林，增加其光滑度，減少凍脹破壞。

2.5改變地基形狀，盡可能多地減少凍脹對其基礎(chǔ)的破壞。

五、凍土地基加固處理方法研究

（一）置換法

置換法時通過把一些砂土、粉土等地質(zhì)條件比較好的土置換掉寒冷地區(qū)力學(xué)性能較差的土壤，置換后可以與原本的地基土層形成復(fù)合地基，以此來達(dá)到加固地基的作用，但是在寒冷地區(qū)的凍土因為其十分堅固，所以置換法工程量較大，成本也較高，并且需要在夏季或者氣溫較高的時節(jié)進(jìn)行。

（二）壓密法

壓密法是引水渠道地基加固很常用的一種方法，因為引水渠道的含水率較高，在冬季容易凍脹，所以需要對土層進(jìn)行壓密，以此來提高地基的承重荷載。首先需要在鉆孔中加入一些碎石等材料，使地基會產(chǎn)生有側(cè)向的荷載壓力，以此來對地基進(jìn)行壓實處理，降低土層的孔隙率，加固地基。

（三）排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是使用外加荷載對結(jié)構(gòu)松散、含水率較高的軟土地基進(jìn)行擠密壓實同時將巖土體中的水快速排出，排水固結(jié)法并不適合在寒冷地區(qū)的凍土使用，一般來說，寒冷地區(qū)的凍土都比較堅固，不那么松散。

（四）加筋處理法

加筋處理法的目的是形成復(fù)合地基，一般來說，寒冷地區(qū)的土壤因為凍脹、融沉等現(xiàn)象的存在導(dǎo)致其本身的地質(zhì)條件并不好，抗剪壓能力不強(qiáng)，所以其地基一般需要進(jìn)行加固處理，加筋處理法是在地基中加入一些強(qiáng)度較高的材料以此來提高地基的強(qiáng)度和抗拉壓能力。

（五）膠結(jié)法

膠結(jié)法實際上是一種通過注漿進(jìn)地基之中，讓這些漿液可以擠壓周圍的土層使其密實，并且和周圍的土層形成了粘結(jié)，最終形成一種復(fù)合地基，這類地基一般抗水性能好，抗壓性能強(qiáng)，特別適合引水渠道的地基。

六、結(jié)束語

寒冷地區(qū)主要的土壤是凍土，解決凍土施工問題依舊是一個難題，在引水渠道的地基加固中，對地基破壞最大的就是凍脹和融沉現(xiàn)象的存在，本文通過分析了這兩種現(xiàn)象和并提出了相應(yīng)的解決措施和地基加固的集中方法對寒冷地區(qū)引水渠道地基加固處理技術(shù)進(jìn)行論述。

參考文獻(xiàn)：

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