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1、第6期陈爱新1北京地区表土冻融对工程建设的影响155文章编号:1672-8262(2009)06-155-03中图分类号:TU475+12文献标识码:B北京地区表土冻融对工程建设的影响*陈爱新(北京市勘察设计研究院有限公司,北京100038)摘要:北京地区表土为季节性冻土,具有冬季冻结、春季完全融化的特点。本文论述了表土冻融的机理,并分析了表土冻融对建筑地基基础设计与施工、基坑边坡支防护结构、道路路基、安设GPS观测点等工程建设的影响,提出了防治表土冻融灾害的对策,希望对工程建设有指导作用。关键词:季节性冻土;冻融;影响1引言性愈强。其主要与气温、土的粒度成分、冻土前的含水北京地区属
2、暖温带、半湿润~半干旱大陆性气候,量及地下水位密切相关。夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥,记载的冬季极端最低气212融陷温为摄氏零下2218e(1951年1月)。市区1月~2冻土融化后,会有不同程度的融陷量。冻土融化月地面至地面以下1m深度范围内的月平均温度约为过程中在无外荷载作用下所产生的沉降称为融化下沉4e左右,常温层大约为地面下12m~24m,最大冻结(融陷)。一般用相对融沉量(融沉系数)表示。深度在0180m左右,发生在1月中下旬,冻结期为当对于总含水量小于10%的碎石土、砾砂、粗砂、中年11月~来年3月(约100天)。按照有关规范,北京砂(d<01075mm颗粒含量少于15%),
3、总含水量小于平原地区的地基土标准冻结深度为0180m。12%的碎石土、砾砂、粗砂、中砂(d<01075mm颗粒含北京地区表土具有冬季冻结,春季完全融化的特量大于15%),总含水量小于14%的粉砂、细砂,总含点,属于季节性冻土,对城市工程建设具有一定危害。水量小于17%的粉土及总含水量小于塑限的粘性土本文将表土冻融对工程建设的影响进行了初步分析,可视为不融陷,融化后土的潮湿程度为半干硬~潮湿。提出了防治措施建议。3表土冻融对建筑地基基础设计、施工的影响2表土冻融的机理首先表土不均匀的融陷会造成地基下沉及基础倾土中水结成冰与冰融化为水是土中温度降低与升斜,因此建(构)筑物基础埋深要超过满
4、足最小防冻深高的结果,是土体的热动态变化促使土中水的物理状度要求。态发生变化,进而使土的力学性质发生变化。其次,对于基坑槽底持力土层,在冻结状态时,土211冻胀层一般具有较高的强度和较低的压缩性,但融化后土土的冻结过程中,不单纯是土层中原有水分的冻结,体会疏松而强度大大降低,融化土稍加扰动就会成为还有未冻结土层中水向冻结土层迁移而冻结,故土的冻橡皮土或烂泥状,不利于基础垫层的施工,若融化土处胀不仅是由于水结冰时体积增加的结果,更主要的是由理不当,会形成基础的不均匀沉降。于水分在冻结过程中由下部向上部迁移富集再冻结的结此外,对于季节性冻土,冻胀作用的危害是主要果。土中水的迁移取决于当地
5、的土质条件和水文地质条的,不均匀的冻胀会使基坑内地基隆起、基础混凝土垫件,只有在一定的低温、合适的土质条件(粉质粘土最合层开裂,甚至基础倾斜,冬施时需采取可靠的地基基础适)和地下水埋藏深度较浅情况下,土的冻胀才最强烈。防护措施。此外,地形、植物、雪覆盖情况也对土的冻胀有影响。冻胀性一般用冻胀率(量)表示,即冻结后土体膨4表土冻融对基坑边坡支防护结构的影响胀的体积与未冻结土体体积的百分比,其值越大,冻胀在北京地区的建筑基坑边坡支护中,土钉支护因*收稿日期:2009)07)20作者简介:陈爱新(1965)),男,高级工程师,从事岩土工程勘察设计、地质灾害治理。156城市勘测2009年具有
6、造价低、工期快、施工简便等特点而被广泛使用,拥包、沉陷、翻浆、沥青脱落及桥头及涵洞跳车等现象。但季节性冻土引发的工程问题、事故也不少。季节性在不良地基土(尤其是粘性土)、温度、水及行车荷载冻土对基坑边坡支防护结构的影响主要表现在如下几的共同作用下,路基最容易出现翻浆灾害,北京郊区公个方面:路较易发生这种灾害。(1)含水土体引起的冻胀与土钉遇冷引起的收缩因此,当路线通过工程水文地质不良地段,应贯彻是季节性冻土对土钉墙体产生作用的两个主要条件。预防为主、防治结合的基本原则,一般可采取提高路(2)在温度急剧变化后,土钉的受力在同等条件基、加强排水、修隔温层、铺设隔离层及改善路面结构下会发生
7、剧烈变化。季节性冻土改变了土钉与土体界措施。面之间的力学平衡关系,在常规条件下,土钉体的受力平衡主要取决于土钉在潜在滑移面两边作用着一对大6冻土对安设GPS观测点的影响小相等方向相反的作用力;但在受冻条件下,土钉在距北京地区GPS观测点的常规安设埋深约112m,临空面1m处的拉力远大于土钉距临空面3m处的拉那末对于市区(尤其是老城区),很可能设置的GPS观力,土钉表面摩阻力基本呈单向分布,主要由土钉弯钩测点均位于人工填土内。与水平筋连接处的受力来与土钉界面
