寒冷地区引水渠道地基加固处理技术研究

林立

摘 要：隨着我国经济的发展，对于一些寒冷地区，特别是西藏高原冻土地区工程的建设发展，其引水渠道地基问题显得日益重要。寒冷地区地基的“冻胀”“融沉”现象一直都是地基的主要问题，本文通过分析寒冷地区的冻土现状，冻胀率，并提出了如何解决此类问题的方法和冻土地基加固的措施。

关键词：寒冷地区;冻土;地基;加固

引水渠道，顾名思义，输送的主要是水，但是水对岩石的强度和耐久性都有很大程度的破坏，是其的主要破坏因素之一。并且在寒冷地区的冻土地基因为“冻胀”“融沉”现象的存在，所以对其的破坏相较于平原地区，温暖的地区的危害更大，所以需要更加注重对地基加固的技术处理。

一、地基冻胀率分析

岩土的冻胀是由于水在冻结状态下体积的变化，在寒冷地区的沿途本身颗粒也会产生冻胀，但是水的冻胀对其的危害更为显著，几乎其本身的冻胀是可以忽略不计的，所欲对于地基冻胀率的分析主要是对水的冻胀率的分析。对于引水渠道来说，其本身地基的含水率就高，到了冬天或者是寒冷的季节就会发生很严重的冻胀现象，这样就直接破坏地基的内部结构，导致其使用寿命和强度的下降。

二、寒冷地区冻土现状

受海拔、气候的影响，寒冷地区的岩土主要是冻土。其中寒冷地区冻土最为显著的代表就是青藏高原地区的冻土层，我国70%的冻土都在青藏高原地区。厚层地下水和高含冰冻土是青藏地区冻土的主要组成。高含冰冻土高达几百千米，而厚层地下水冻土也有几十千米，所以解决寒冷地区的冻土地基问题意义重大，并且在青藏高原地区因为空气稀薄会受到强烈的太阳光辐射，所以解决寒冷地区冻土地基问题需要综合考虑。

三、寒冷地区冻土对地基产生“冻胀”“融沉”现象

寒冷地区的冻土对于地基产生不好的影响主要是因为“冻胀”“融沉”现象的产生，这两种现象会破坏地基基础的结构，破坏其强度和耐久性，下面就对这两种现象进行简要论述。

寒冷地区的岩土主要存在的形式多为冻土，而冻土一般分为三层：冻融层、冻融相变混合层、永冻层。冻融层是冻土最上面的一层，这一层会直接受到季节、气候、温度的影响而导致其厚度发生相应的改变。第二层是冻融相变混合层，也就是俗称的冻融上限，这层受到温度的影响层度会发生改变，最后一层是永冻层，一般是不会受到温度变化的，青藏高原就多为常年永久冻土。

（一）冻胀

冻胀主要发生在冬季，因为气温的降低，导致了岩土中水的冻结，直接导致冻融相变混合层上移，冻融层厚度降低，土壤冻结，发生了冻胀现象，在冬季时不适合对地基进行处理的，因土壤因结冰而非常坚固，所以在寒冷地区的引水渠道地基工程多选择在夏季。

（二）融沉

融沉多发生于夏季，其直接因素时气温的升高，导致永冻层厚度降低，冻融相变混合层下移，冻融层厚度增加，发生融沉现象。

（三）“冻胀”“融沉”现象对地基基础的破坏

1、基础断裂破碎，基础局部冻胀使建筑物产生裂纹，严重的出现裂缝，呈现上宽下窄。

2、产生多条裂缝，呈现出现倒八字形状。

3、冻切力对基础产生侧向推力，使基础侧向位移。

4、条形基础局部断裂，基础侧向产生垂直裂纹

四、如何解决寒冷冻土对地基基础所产生的“冻胀”“融沉”现象

（一）工程前期对地质的勘探

对于寒冷地区冻土的地基加固措施首先需要对工程前期进行严密和充足的地质勘探工作，做好前期工程准备工作。满足后期工程的规划、施工、运营保证工程的施工进度和工程质量。对寒冷地区的冻土进行实验分析，采集、地形、地质进行测绘和勘探工作。因寒冷地区冻土的施工不同于别的地区施工难度大，所以需要做好以下工作：

1、对地基施工场地进行研究，多收集相关的资料，多积累前人施工的经验和临近建筑工程施工时的心得体会，做好资料采集工作。

2、查明场地和地基的稳定性、冻土的分布规律、冻土构造特征、冻土现象及发育程度和地下水埋藏条件等。

3、为工程建设的开展提供相应的参数，例如冻土的力学、应力、热力等相关的施工设计参数，避免施工过程中问题的产生。

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运行，以及施工后对周围环境和地质结构的影响都需要考虑在内。

（二）冻土地区地基的处理

对于冻土地区地基的处理一般需要遵循三个原则：“保护冻土原则”、“允许融化原则”、“融化速率原则”。

1、季节的选择

对于这三个原则的遵循所以需要在引水渠道工程施工时期就需要对季节进行选择，例如“保护冻土原则”就需要在雨季后冻结前进行开挖方基，“允许融化原则”则需要一般选择在夏季，气温较高的季节，保障在冻土冻结前也就是冻土融化时期完成工程的施工。在寒冷地区对地基的施工一般选择在夏季进行，这样可以做到尽可能少地挖冻土，减少工作量和工作强度。

2、基础结构的处理

2.1为了减少地基基底的融沉变形和减少冻胀现象的产生破坏地基基础，增强其的强度，一般都需要在其底部加一层垫砂层。

2.2做好地基的填充，为了减少冻胀现象的破坏，需要在地基两侧加入填充粗骨料，这样可以有效减少冻胀对地基的破坏。

2.3在使用预制桩基础，我们要保证桩中的混凝土入膜时在 5℃—10℃。

2.4涂凡士林，增加其光滑度，减少冻胀破坏。

2.5改变地基形状，尽可能多地减少冻胀对其基础的破坏。

五、冻土地基加固处理方法研究

（一）置换法

置换法时通过把一些砂土、粉土等地质条件比较好的土置换掉寒冷地区力学性能较差的土壤，置换后可以与原本的地基土层形成复合地基，以此来达到加固地基的作用，但是在寒冷地区的冻土因为其十分坚固，所以置换法工程量较大，成本也较高，并且需要在夏季或者气温较高的时节进行。

（二）压密法

压密法是引水渠道地基加固很常用的一种方法，因为引水渠道的含水率较高，在冬季容易冻胀，所以需要对土层进行压密，以此来提高地基的承重荷载。首先需要在钻孔中加入一些碎石等材料，使地基会产生有侧向的荷载压力，以此来对地基进行压实处理，降低土层的孔隙率，加固地基。

（三）排水固结法

排水固结法是使用外加荷载对结构松散、含水率较高的软土地基进行挤密压实同时将岩土体中的水快速排出，排水固结法并不适合在寒冷地区的冻土使用，一般来说，寒冷地区的冻土都比较坚固，不那么松散。

（四）加筋处理法

加筋处理法的目的是形成复合地基，一般来说，寒冷地区的土壤因为冻胀、融沉等现象的存在导致其本身的地质条件并不好，抗剪压能力不强，所以其地基一般需要进行加固处理，加筋处理法是在地基中加入一些强度较高的材料以此来提高地基的强度和抗拉压能力。

（五）胶结法

胶结法实际上是一种通过注浆进地基之中，让这些浆液可以挤压周围的土层使其密实，并且和周围的土层形成了粘结，最终形成一种复合地基，这类地基一般抗水性能好，抗压性能强，特别适合引水渠道的地基。

六、结束语

寒冷地区主要的土壤是冻土，解决冻土施工问题依旧是一个难题，在引水渠道的地基加固中，对地基破坏最大的就是冻胀和融沉现象的存在，本文通过分析了这两种现象和并提出了相应的解决措施和地基加固的集中方法对寒冷地区引水渠道地基加固处理技术进行论述。

参考文献：

[1]胥俊德.青藏高原多年冻土区建筑基础工程施工和质量控制及环境保护.甘肃科技，2014，28

[2]林于廉 田金昌 白玛桑培.热棒在青藏高原冻土地基中应用的可行性.西藏科技，2015，5