冻土地区的地基处理及勘察基础技术问题的探讨

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摘要：在数年或者数十年土壤温度一直低于或等于零度的地区，如果土壤中含有水分，就会很容易形成冻土。而且在我国，年平均气温小于℃，冻期长达7个月的严寒地区都有冻土的分布，主要集中在东北地区大、小兴安岭北部、青藏高原以及天山。阿尔泰山等地区，总面积达215万k㎡，约占我国国土总面积的20%，因此，解决好冻土地基问题对我国建筑工程事业的发展很重要。

关键词：冻土地区；地基处理；勘察

Abstract: in a few years or decades soil temperature has been below or equal to zero area, if soil contains water, it will be very easy to form permafrost. And in our country, the average temperature less than ℃, freeze for seven months of cold region, have the aid of distribution, mainly concentrated in the northeast, north of xiaoxinganling mountain, the Tibetan plateau, tianshan mountain. The altai and other regions, the total area of 2.15 million k ㎡, accounts for about 20% of the total land in our country, therefore, solve the problem of frozen soil foundation construction projects in China is very important to the development of the career.

Keywords: permafrost region; Foundation treatment; survey

中图分类号： TU475+.2 文献标识码： A 文章编号：

冻土地区的危害及处理

冻土分季节性冻土、隔年冻土和多年冻土三类。当地表温度变化时，地下冻土空隙水融化，地基承载力下降，形成软弱地基。一般情况下最大融深能够达到建筑物整体跨度的一半。因为这种软土和普通软土不同，其潜在的徐变会严重危害到建筑物，影响建筑物的使用寿命，所以在工程施工工程中需按规范要求采取措施，减少徐变对建筑物的影响。

在我国，冻土分布区基础工程施工时，常采用插入提前制作的钢筋混凝土桩的办法来架空基础（即插入桩基法）防治冻土区地基危害。通过合理地将回避与利用相结合，在防治冻土区地基危害方面达到了不错的效果。回避是指用钢筋混凝土桩将基础架空，避免了基础与地基的直接接触；利用是指在钢筋混凝土桩直接插入到软土融化盘的最深处之后，利用到插入部分的桩周和冻土的摩阻力提高地基承载力的效果。。

在满归卫电楼工程施工过程中，设计采用的是钻机钻孔，钻孔孔径为400mm，在进行插入过程前，先制作长度为七米钢筋混凝土预制桩，钢筋混凝土预制桩横截面是直径为300mm的内接正六边形的圆。插入钢筋混凝土桩之后回填一些砂石土混合料和生石灰以增加桩侧摩擦力。桩顶的承台连结基础梁，并且使基础梁距离地面250mm左右，以防止冻胀破坏。

1 满归卫电楼的位置和环境

满归卫电楼位于东经132°06′，北纬51°59′，海拔高度是800米，年均气温-4.6℃，满归卫电楼共两层，占地379m³。

2 满归卫电楼的地质条件

电楼地质资料中，地表为塔头泥炭，地表以下一米左右是碎石和亚粘土，地表以下两米附近就是黑色中砂，冰层最厚处能达到3mm，地表以下四米附近处是黄色中砂，地表以下六米处是黑色中砂，有坚冰，厚度能达到1.5mm，再往下是砾石和黑色砂粘土。

3 关于最大融深的确定

冻土分布区域的最大融深的确定可以参考当地冻土研究室记载的历年的观测资料来判断。根据相关资料，这里就把满归卫电楼最大融化盘融化深度按3.5m来考虑。

4 计算承载能力

在承载能力的计算方面，我国目前尚没有比较规范可靠的理论，本工程设计采用前苏联的相关方式来计算，采用《多年冻土上房屋和结构物地基基础设计标准》作为设计的参考书籍。在计算地基承载能力的时候，按极限状态来进行计算。用N来代表在最不适合的荷载组合状态下，作用在地基上的荷载。用φ表示一定土温情况下地基土在N方向上的承载能力。设计时应该满足N≤φ。Φ的取值和工作环境、钢筋混凝土桩侧表面面积以及钢筋混凝土桩截面面积有关。而以上这些因素又会根据当地条件不同而有所变化，钢筋混凝土桩插入的土壤中时，不同部分分别是砂、碎石等材料，计算时应充分考虑到这些因素，同时为了确保安全，避免意外，保守地把匀质系数按一半来计算，以实现设计结果的安全储备。

5 检查冻胀的稳定性

季节性的冻层会对建筑物造成一定程度的破坏，为了防止这种情况的发生，设计的时候要注意校验单桩的最小负荷和季节性冻层引发的冻结力。计算公式为：其中n是冻胀力的承载系数，是冻胀标准的剪力值，F为桩在层内的表面积，n1代表超载系数，是克服冻胀的恒定荷载，P表示冻胀隆起力。其各项数值也是会随着当地情况的不同而有所变化，但是不论如何变化，都必须保证钢筋混凝土桩不被隆起，也就是要保证冻结力小于方向恒载。

经过几年的观测，满归卫电楼底部的地温跟预计温度相差无几，而且偏向于比较安全的一边，说明当初的设计还是比较保守的。后期观测当中，绝大部分情况都在允许的范围之内，表明了当初的设计是很成功的。

关于勘察工作

在冻土分布区域上进行建筑工程项目的施工时前，应首先对工程所在区域进行岩土工程勘察工作。

1 岩土工程勘察应符合的要求

在勘探的时候，勘探点应该依据地基的负载程度及冻土成因类型来进行确定，且间距最好不要太大，一般以30米为宜。如果碰到土层比较复杂的情况，还要适当加密。同时使用薄壁采土器进行取样，利用原位测试跟钻探取样相结合的办法进行勘探。对待暗埋的土壤，可以采用轻型动力触探的方法。另外，还应通过原位测试和室内试验的方式来确定软土的相关性质参数。

2 勘察中应该考虑到的问题

针对不同性状的冻土，要根据工程地质条件，选用相应的合适的勘探点间距，一般情况下，勘探点的最大间距为50m，最小间距为2m。勘探点的深度不能简单确定，要综合考虑现场工程地质条件和建筑物的特点等多方面因素后确定。勘探手段主要是原位测试和钻探取样，多数情况下是两者相结合使用。原位测试能取代部分钻孔，以提高质量的同时还能减少勘察的工作量，缩短工作周期。对于冻土地区软土的勘察方法来说，静力触探是原位测试法中最有效的方法。

3勘察的主要内容

在冻土的勘察过程中，主要需要分析冻土的成因、类型、条件、分布情况、各方向的均匀性、地下硬土层的深度及分布等情况。冻土分布区域地基土层的形成历史可能会对地基土体的强度和变形产生影响。同时，建筑物施工过程中的各工序可能对冻土的强度造成的影响。分析好以上这些内容才能更好的对冻土分布区域的建筑物进行有效的设计，采取切实可行的施工措施防治冻土地基的危害。

结语：冻土分布区域建筑地基处理、勘探方法的分析、研究对国家建筑工程事业的发展有很重要的意义。进行施工时，首先，对施工冻土地基进行详细、有条理的勘察，分析勘探的数据结果，查明项目所在地的工程地质条件。同时，根据勘探的数据结果进行上层建筑的设计。在进行冻地基上的建筑物设计时，要尽量进行保守计算，以最大程度确保建筑的安全性。

参考文献：

[1] 袁跃光：多年冻土地区建筑物下融化软弱地基的处理.铁道工程学报.1987.9

[2] 刘怀河：软土地基勘察技术分析.建材与装饰.2007.9。