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1、冻土区地基处理的基本方法冻土区地基处理技术的发展是随着土木工程建设的发展而逐步发展壮大的。而冻土区特殊的工程病害特征!冻胀和融沉,又为冻土区工程建设提出了不同于一般工程建设的新挑战。冻土是一种特殊的、低温和易变的自然体,它对寒区经济建设和人类生存发展造成了严重影响,人类在与恶劣的自然环境作斗争的同时,冻土研究者在研究影响冻结和融化的四大因素(热量、水分、力和土质)的基础上,提出了许多防治措施。在季节冻土区建筑物的破坏主要是因地基土的冻胀而引发的,所以,为防止冻害发生,应从对地基土的处理和增强建筑物结构两方面着手。就处理地基土来说,主要是通过削弱产生冻胀的三大要素:易冻胀土质、水分(土中水分及外
2、界补给水分)及土中负温值之一来达到防冻害的目的。采用的主要方法有:1)换填法,即用粗砂、砾石等非(弱)冻胀性材料置换天然地基的冻胀性土。2)物理化学法,利用交换阳离子及盐分对冻胀影响的规律,采用人工材料处理地基土以改变土离子与水之间的相互作用,使土体中的水分迁移强度及其冰点发生变化,以达到削弱冻胀的目的。3)保温法,在建筑物底部或四周设置隔热层,增大热阻,以推迟地基土的冻结,提高土中温度,降低冻结深度,进而起到防止冻胀的目的。4)排水、隔水法,即降低地下水位季节冻土层范围内土体的含水量,隔断外水补给来源和排除地表水防止地基土变形。在增强结构措施方面,主要以深基础、锚固基础(深桩基础、各种扩大基
3、础)为主的不允许冻胀变形建筑物和以柔性结构、加强基础或上部结构的刚度或整体性以及合理分割结构与设置变形缝为主的允许冻胀变形建筑物为主。同时,还采用架空法、埋入法及隔离法等回避措施。在多年冻土地区,以融沉引起的破坏为主,因此,在利用多年冻土作为建筑物的地基时,除了考虑常规的变形因素之外,更多地要考虑与温度有极密切关系的有效应力对冻土的作用以及与温度分布和控制有关的热源问题。可根据建筑物的结构、施工特点和工程冻土条件及地基土性质,采用保护多年冻土原则或允许融化原则。保护多年冻土原则即在建筑物施工和规定使用期间,使地基土永远处于冻结状态,而允许融化原则是允许地基土在建筑物使用期间或施工前,使冻土融化
4、到计算深度。但是,由于建筑物类型不同,冻害形式千差万别,所以,在两个基本原则下采用的冻害防治措施各有千秋。譬如说,按保持冻结原则设计工业民用建筑基础时,常采用桩基础、填土垫基、填土与架空或辐射冷却设备结合基础,而对于修建铁路和公路等路基工程而言,由于这些工程不仅受到人为活动和自然条件热平衡状态的影响,还受到厚层地下冰、热融沉陷、热融滑塌、冰丘、冰椎等不良地质条件的影响,所以,为防止路基的冻害或将因修筑路基造成热平衡失调而产生的病害控制在工程运营允许范围内,既要合理选择路基工程线路和断面形式,还要放缓路堑边坡、加大侧沟、增设平台以及尽量采用适宜高度的路堤等措施。冻土区地基处理研究是寒区工程建设中非常有挑战性的研究领域,它不仅关系到冻土区建筑物的稳定与安全,而且还关系着寒区环境变化,所以寒区工程建设者们应该携手并进,为提高寒区地基处理技术做出贡献。
