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1、22-2土方工程士在冬期，由于遭受冻结，变为坚硬,挖掘困难，施工费用比常温期高，所以土方工程的冬期施工，必须在经济及技术条件上认为合理时，方可进行。22-2-1土的冻结土的冻结有它的自然规律,在整个冬期的冻结深度,在地表面无雪和草皮覆盖条件下的全年标准冻结深度Ho可按下式估计：HO=().28JZ7；+7-()。(m)(22-1)式中m一一低于OC的月平均气温的累计值(取连续十年以上的年平均值)，以正号代入。【例】根据气象资料查得某地低于。C的月平均气温为：月-202C,二月-16C,三月-6.2C,十一月-69C,十二月-I7.1C,试估计该地的全年冻结深度。【解】Tm=20.2+16+6.
2、2+6.9+17.1=f)6.4C依公式(22-1)得H0=0.2866.4+7-0.5=1.9m暴露在外界大气中的十冻结时,其冻结速度与外界气温有表22-3的规律,但这只是冻结初期的规律，当上层冻结以后，卜面土由于有了上层冻结层的覆.传热网发生变化，就不按照这个规律了。根据气温确定土的冻结速度表表22-3土的种类在下列气温条件下，接近G佳含水用时，土的冻结速度CmJh)-5r-IOC-ISe-2or班族有枳雪的砂质粉土和粉殖粘土0.030.050.080.10没行枳雪覆盅的砂质扮土和构政粘土0.150.300.350.50基于土冻结的规律，冬期施工时必须周密计划，组织强有力的施工力量，进行连
3、续不断的施工。般来说,土方工程尽量安排在入冬之前施工较为合理,22-2-2土的防冻上的防冻应尽量利用自然条件，以就地取材为原则。其防冻方法一般有地面耕松耙平防冻、覆雪防冻、隔热材料防冻等，现分述如F：I.地面耕松杷平防冻法预定冬期施工的土方工程，上的防冻工作，必须在入冬前进行。其方法是在指定施工的部位，进入寒冻之前将表层土翻松耙平，其厚度宜为2530cm,其宽度宜为开挖时冻结深度的两倍加基值(坑)底宽之和“如图22-1所示。1R4图227预防土冻结耕松耙平图I-天然雪层；2-地表面：3-耕松厚度250mm三4耙平降度150mm；5-拟挖掘的地槽轮廓：H-土的最大冻结深度在上述情况下，经过Z昼夜
4、后的冻结深度H可按下式计算：H=a(4P-P2)(22-2)式中H一翻松耙平或粘土覆盖后的冻结深度(cm)；土的防冻计算系数，按表224选用：p一一冻结指数，P=喜；1(XX)I土体冻结时间(d)；T土体冻结期间的室外平均气温(C),以正号代入。土的防冻计算系数表22-4地面保温的方法P值().10.20.30.40.50.60.70.80.91.0!.52.0耕松25Cm井祀平151617182022242628303030/施松土不少于50Cm353637394144475155596060【例】某地为粘土，由11月7日开始冻结,于冻结前耕松地面25cm,并耙检查。遇有喀炮，严禁掏挖或在原
5、炮眼内重装炸药，应该在距离原炮眼60Cm以外的地方另行打眼放炮。2 .机械法当冻土层厚度为0.25m以内时，可用中等动力的普通挖土机挖掘，其在冬期的工作效能与更大相差不大.当凉土层厚度不超过0.4m时，可用大马力的掘土机（其庠斗容积为Inf或大于In?）开掘土体，并不需预先准备即能进行。用拖拉机牵引的专用松土机,能够松碎不超过03m的冻土厚度在061.m的冻土，通常是用吊卷打桩机往地里打楔或用楔形锋打桩机进行机械松碎。但为了易于移动，通常用最轻的打桩机，如图22-8。未冻土图22-8松碎冻土的打桩机厚度在17.5m的冻上，可以用亚伸冲击破碎冻土。锤可由铸铁制成楔形或球形,重23%也可使用强夯重
6、锤。起吊设备可用吊车、简易的两步搭或三步搭支架配以卷扬机“有风锅设备的单位可用风铺将冻土打碎，然后用人工或机械运输，其施工较简单，工人不需要更多训练。3 .人工法普通常用的工具有镐、铁楔子，使用铁楔子挖冻土比用其他手工工具效果为好，效率较高.施工时一人常楔，一人或两人掌大锤，一个小组常用几个铁冻土的实际深度(m)图22-11融解全部冻结层的土表面积1m2时所需的能量数值图表注：按图表可确定当地下水位低时,3解土所需的能量需要量.当地下水位高时.3解饱和水的土所需的能量消耗要比水位低时增加45倍.1 .循环针法循环针法适用于热源充足，工程量较小的土方工程。循环针分蒸汽循环针与热水循环针两种，其施
7、工方法都是一样的。先在冻土中按预定的位置钻孔，然后把循环针插到孔中，热量通过土传导，使冻土逐渐融解.通蒸汽循环的叫做蒸汽循环针,通热水循环的叫做热水循环针.循环针的构造如图22-12。图22-12循环针构造图循环针是由外管和内管组成的，外管直径88.5mm,内管直径42.25mm,外管分上下两部分，各与法兰盘焊接，使用时用M12螺栓连接：外管底部是焊接的尖头，上端焊接突出的管头和送水管连接。内管下端开口，上端弯头与回水管连接，内管和外管在针的上部用焊接固定。针长为1.25m（制作时视土的冻结深度而定），针的重信约为20kg“热水经管啡进入外管向下溢流，又上升进入内管，再沿回水管道回到锅炉。循环
8、针的布置，视土方工程的大小而异，当开挖小坑道时，应将针放于每个坑道的中心处；在开挖狭窄地沟时，应在其轴心线上相距Im处安置循环针；在开挖宽地沟时，循环针对交错安设，距离等于冻结深度，但互相间不可超过1.5m,在加热过程中，循环针逐渐将周围的十.加热融解，融解的速度随时间的增长而下降。在加热I62h以后，土的融解实际上相停止。此时融解上的半径，在土或砂质粘土中是0.3m左右，在砂土及砂子中是0.5m左右：在停止供热后应将针取出，此时积蓄在融解十中的热，徐缓地向四周扩散，到次日，融解土的半径即达到距钻孔中心O.5-O.7m处。安放循环针的孔眼深度应为冻结层厚度的0.7倍。钻孔不应过大，当针与孔壁紧
9、密接触时，针的作用效力将增大。为了减少热量的损失，各针应通过安巴在所加热上表面上的方形或圆形保温箱内。循环针的热源是锅炉，所以必须设置与水暖方式相似的管，在回水管上安装高心水泵及两个温度表，一个装在送水管上水针附近，另一个装在回水管上，管应予保温。水针和配管线路以胶皮软管相连接。管图式如图22-13,向循环水计去由循环水针来向循环水针去循环管路图22-13循环水针热管图循环针组数的计尊，通常融化冻土都超过一昼夜,因此在布置时耍分若干组，每组的融化面积应当等于一昼夜所能挖掘的数值，组数m可由下式求出：m=+(22-5)24式中t一一土融化总时间（三）三从第一组开始融化，经一昼夜再融化第二组，以此
10、类推。(22-6)按下式计算:(22-7)管道的直径可依下式求出：式中Q*线路中的容水数址(1.)：V管道中的流水速度(m/s)：”一一线路中每小时水的回转次数。0T4.19其中Q一一融化冻土所需热量kJh)sT一一来水与回水的温度差，通常为2IOC.离心水泵的功率N,可依卜.式计算：ovyfN=-(W)(22-8)m式中y一一每小时的流星(1.)；m-一设番的有效系数，等于0.5；线路中总扬程损失。50mm的管道，流速为0.62ms时为0.01.1.m,m;68mm的管道，流速为().36ms时为0.003nm。此外，应将循环针底部标高和锅炉水面标高的高度差所引起的扬程损失计兑在内。2 .电
11、热法电热法适用于电源充足,工程量不大的土方工程。电热法有水平电极法、垂直电极法、电针法和深电极法等。根据经验，多使用垂宜电极法和深电极法。但不管何种方法,耗电量都相当大。因此使用电热法时，应该结合当地条件，在小量工程、急需工程，或者用此法比别的方法更为合理的时候，才可以使用电热法。垂直电极法与深电极法，都是以通闭合电路的材料加热为基础的。电极用直径1625mm,长1.520m的圆钢筋做成，电极的下端锻成圆锥形，而上端距边缘5cm处钻一直径37mm的小孔，用长25-30cm的裸电线通过这些小孔，其一端焊接在电极上,另一端作电极与电线连接用“电极打入土内的间距，视电压、土的种类和湿度不同而异，一般
12、为0408m两法不同之点在于垂直电极法其电极不打到冻层以下，而深电极法则将电极打到冻层以下1520cm处,电极的布巴应按交错形排成三列，使该段上冻结的上分成若干个块体。电极间距可参考表22-8。电极间距参考表(Cm)表22-8电压(V)冻结深度(cm50I(X)1502003806060505022050504040采用垂直电极法融解土时，可在地表面铺厚度为O5cn锯木，并用1.%2%浓度的食盐溶液浸湿，以减少电阻，使冻土加速融解，当用深电极法时，电源通过冻结层以下的土层，将土层加热,这时和加热土接近的冻结展即开始融解.随着融解土房厚度的不断用加，电流的循环范围亦随着增加，同时热向上扩散，顺序
13、地融解冻土的最上层。电极打入冻土是项很困难的工作，因此只能采取逐步打入逐步通电的办法。最初电极打入深度只能为O.4O.8m,通电46h后，即停止送电。此后再将电极打到更深的冻土中，如此循环。当冻土层厚度超过1.5m时，应按每乂厚度不大JO8m分加融解“己经融解的士应立即清除，其后再融解下一所土。电极法融解土的时间，根据冻土层的厚度、加热温度、土的湿度以及电压育低而有所不同.一般说来，当用垂直电极法时，以22()V电压融解O.5O.7m的冻土层，约需3O78h:而采用深电极法时，以220V电压融解1.5m冻土层，约需16h。如电压降低，则融解时间均可能延长。采用电热法的安全注意事项：此法进行前，
14、必须有周密的安全措施，应由电气专业人员担任通电工作。电源要通过有计量涔、电流、电压表、保险开关的配电盘。工作地点要设置危险标志，通电时严禁靠近。进入警戒区内工作时，必须先切断电源。通电前工作人员应退出济戒区，再行通电。夜间应有足够的照明设备。当为含有金属夹杂物或金属丁石的冻结土时，则不可采用电热法。3 .烘烤法工程量小的工程可采用烘烤法。烘烤所用燃料最常用的是锯末、刨花、劈柴、植物杆、树枝、稻壳、板皮等，也有工业废料可作燃料的，如铝镁石粉、废机油、油渣等。一般地区以锯末刨花效果圾好，在冻土上铺上杂草、木柴等引火，然后撤上锯末,点燃后上面用铁板海或，让它不起火焰地燃烧。这样有25Cm厚的锯末，其
15、热量经一夜可融化冻上30cm左右，如此分段分层施工，直至挖到未冻土为止。此法虽然原始，因荷通方便，使用面颇广。但冬天风大,易引起火灾，需要专人值班，务使有火就有人，不能离岗,且现场要准省一些砂子或其他灭火物品，以备不时之需。22-2-5冻土的钻孔在建筑工程中，经常需要在冻土中穿凿孔洞，特别在采用爆破法及循环针时，更需要先在冻土中钻孔,钻孔可用机械或手工方法进行.机械法钻孔常使用电钻或气动钻，钻头是用弹簧钢条锻成的，如图22-14。钻头厚度68mm,宽度5060mm,钻孔时，钻头因发热而失去原有的强度。因此，在使用过程中，要不时地向钻孔里潴入氯化钠溶液或氯化钙溶液，当钻到最后I52cm时，即可不再加溶液了。图2274钻头手工钻孔是用烧热的钎子进行的.钎子用直径5075nm（供循环针用的可大一些）、长1.
