22-2 冬季施工土方工程

1、土方工程土在冬期，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。土的冻结H0 可按下式估计：TmTm 700.5（m）（22-1） T0（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。的月平均气温为：一月-20.2，二月-16，三月-6.2，十一月-6.9，十二月-17.1，试估计该地的全年冻结深度。【解】 Tm20.2166.26.917.166.4 依公式（22-1）得7H70 =1.9m22-3 的规律， 传热阻发生变化，就不按照这个规律了。在下列气温条件下，接近最佳含水量时，根据气温确定土

2、的冻结速度表 22-3在下列气温条件下，接近最佳含水量时，土的种类土的冻结速度（cm/h）-5-10-15-20覆盖有积雪的砂质粉土和粉质粘土0.030.050.080.10没有积雪覆盖的砂质粉土和粉质粘土0.150.300.350.50行连续不断的施工。一般来说，土方工程尽量安排在入冬之前施工较为合理。土的防冻土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，现分述如下：地面耕松耙平防冻法度宜为开挖时冻结深度的两倍加基槽（坑）22-1 所示。图 22-1 预防土冻结耕松耙平图1-天然雪层；2-地表面；3-耕松厚度 250mm；4-耙平厚

3、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 昼夜后的冻结深度 H 可按下式计算：H （22-2） 翻松耙平或粘土覆盖后的冻结深度 22-4 选用；P冻结指数， P 1000 ；t土体冻结时间（d；土体冻结期间的室外平均气温（，以正号代入。地面保温的方法P 值土的防冻计算系数表地面保温的方法P 值0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.52.0耕松 25cm 并耙平15161718202224262830303050cm353637394144475155596060【例】某地为粘土，由11 7 日开始冻结，于冻结前耕松地面25cm平

4、之，11 月的平均温度为-2.1，12 月的平均温度为-81 1 日的冻结深度。【解】11 月冻结了 306=24d，12 月冻结了 31d。11 tT242.15112tT318248 tT51248299 P299/10000.322-4 查得 17，代入公式1 1 日的冻结深度为：H17（40.30.32）19cm覆雪防冻法在积雪量大的地方，可以利用自然条件，覆雪防冻，效果很好。覆雪防冻的方法，通常有三种类型：22-2。图 22-2 利用植物挡雪防冻10h 15h，h 0.51m22-3。图 22-3 设置篱笆或雪堤挡雪防冻加基槽（坑）底宽之和。随即将雪填满，即可防止未挖掘的土冻结，如图

5、 22-4。图 22-4 挖沟填雪防冻H0-土的最大冻结深度保温材料防冻法h 公式计算：hH/h保温材料厚度（c；不保温时的土体冻结深度（c； 22-5选用。保温材料土壤种类干炉膨胀珍树叶 刨花 保温材料土壤种类干炉膨胀珍树叶 刨花 锯末麦草炉渣 芦苇草帘泥炭 松散 密实渣珠岩土土土砂土3.33.22.82.02.53.81.62.12.52.81.41.12粉土3.13.12.71.92.43.61.62.02.42.91.31.08粉质粘土2.72.62.31.62.03.51.31.72.02.31.21.06粘土2.12.11.91.31.63.51.11.41.61.91.21.00

6、注：1表中数值适用于地下水位在冻结线1m 以下。当地下水位较高时（饱和水的，其值可取1.0。松散材料表面应加以盖压，以免被风吹走。1 67cm的锯末？【解】查表22-5 得 2.7，代入公式锯末厚h67/2.725cm22-5 所示。22-5 保温层铺出的宽度示意开挖完的土方，必须防止基槽（坑）的底部受冻或相邻建筑物的地基及其他设施受冻。如基槽（坑）挖完后不能及时进行下道工序施工，应在基底标高上预留适当厚度土层，并覆盖保温材料保温。冻土的破碎与挖掘土，然后挖掘。一般有爆破法、机械法和人工法三种。爆破法爆破法适用于冻土层较厚，开挖面积较大的土方工程。的土方工程。2m 22-（。2m 22-（b。

7、图 22-6 爆破法和土层冻结深度的关系）b）水平爆破孔H-冻土层厚度；W-最小抵抗线（由药包中心至地面的最小距离）5070mm6090夹角，深度为冻层厚度的 0.60.85 倍。爆破孔间距一般等于最小抵抗线长度的1.2 倍，排距等于最小抵抗线长度的 1.5 倍。爆破孔可用电钻、风钻或人工打钎成型。炸药可使用黑色炸药、硝铵炸药或 TNT 炸药。冬期严禁使用甘油类炸药， 因为它在温度-10时就会冻结，并有自爆的危险。雷管可使用电雷管或火雷管。2/3硝铵炸药的用量可按下式计算：QNBW3硝铵炸药用量（k；NB最小抵抗线（m。硝铵炸药计算系数NB表22-6土的种类土的种类粘 土黑土及砂土用直立爆破孔

8、爆破时NB0.81.00.60.80.40.622-7 1.2m为粘土，问需装多少硝铵炸药？【解】最小抵抗线为药包中心至地面的最小距离，即12 42W 1.2 cos 1.212 42 1.17m查表 22-6，得 NB1，需装硝铵炸药的量按公式（22-4）为：Q11.1731.6kg爆破冻土耗用硝钱炸药的量也可参考表 22-7。冻土种类冻层厚度（m）爆破 100m3 冻土消耗的硝铵炸药用量（冻土种类冻层厚度（m）0.51.01.5粘土、建筑瓦砾676060含小砾石的土504848黑土及砂土393434图 22-7 斜坡冻土凿眼爆破1020cm。1015cm 的干砂或细干土层，爆破孔的上50m

9、 200m以爆破之前应有技术安全措施，经主管部门批准，在现场应设立警告标志、信号、20min 60cm 以外的地方另行打眼放炮。机械法0.25m 的工作效能与夏天相差不大。0.4m 时，可用大马力的掘土机（1m3）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 0.3m 的冻土层。厚度在 0.61m 的冻土，通常是用吊锤打桩机往地里打楔或用楔形锤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。图 22-8 松碎冻土的打桩机11.5m 的冻土，可以用重锤冲击破碎冻土。锤可由铸铁制成楔形或球形，重23t支架配以卷扬机。简单，工人不需要更多训练。人

10、工法90。此方法耗费劳动量较大，是一种比较落后的方法，但在场地狭窄、不适宜用大型机械的地方，尚可使用，比使22-9 所示。图 22-9 松碎冻土用的铁楔子0以下，使未冻的土很快冻结，因此应注意下列几点：进行连续不断的施工。受破坏或变质。和安全。土方开挖完毕，或完成了一段落，必须暂停一段时期，如在一天以内， 埋设管道之前再将基坑（槽）或管沟底部清除干净。冻土的融解冻土的融解是依靠外加的热能来完成的，所以费用较高，只有在面积不大的工程上采用。通常有循环针法、电热法和烘烤法三种，其耗费热能的约值，可参考图 22-10、图 22-11。图 22-10 使用各种融解法融解 1m3冻土所需能量消费图深电极

11、法22-111m2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。22-12。图 22-12 循环针构造图88.5mm42.25mm，外M12 螺栓连接；外管底部是焊接制作时视土的冻结深度而定20kg再沿回水管道回到锅炉。1m 处安置循环针；在1.5m1620h 以后，土的融解实际上将停止。此时融解土的半径，在土或0.3m 0.5m 0.50.7m 0.7 22-13。图 22-13 循环水针热管网图m 可由下式求出：m t1（22-5）24t土融化总时间（h。从第一组开始融化，经一昼夜再融化第二组，以此类推。管道的直径可依下式求出：nQ水vD nQ水v（22-6）线路中的容水数量（；水

12、管道中的流水速度（m/s； nn Q（22-7）QT 4.19水融化冻土所需热量（kJ/h； T210离心水泵的功率 N，可依下式计算： hN )（22-8）m每小时的流量（； mh50mm 的管道，流速为0.62m/s 68mm 0.36m/s 0.003m/m。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算在内。电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，多使用垂直电极法和深电极法。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

13、候，才可以使用电热法。1625mm1.52.0m 的圆钢筋做成，电极的下端锻成圆锥形，而上端距边5cm 34mm 2530cm 0.40.8m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。22-8。电压380220冻结深度（电压380220冻结深度（cm）5060501006050150504020050401025cm浓度的食盐溶液浸湿，以减少电阻，使冻土加速融解。着增加，同时热向上扩散，顺序地融解冻土的最上层。电极打入冻土是一项很困难的工作，因此只能采取逐步打入逐步通电的办0.40.8m46h 1.5m 0.8m 分层融解。已经融解的土应立即清除，其后再融解下一层土。

14、220V 0.50.7m 3048h220V 1.5m 16h。如电压降低，则融解时间均可能延长。烘烤法油渣等。一般地区以锯末刨花效果最好，在冻土上铺上杂草、木柴等引火，然后撒上锯末，点燃后上面用铁板覆盖，让它不起火焰地燃烧。这样有25cm 厚的锯30cm 左右，如此分段分层施工，直至挖到未冻土冻土的钻孔更需要先在冻土中钻孔。钻孔可用机械或手工方法进行。22-14。68mm5060mm1520cm 时，即可不再加溶液了。图 22-14 钻头手工钻孔是用烧热的钎子进行的。钎子用直径 5075mm（供循环针用的可大一些1.01.5m 的钢管制成，在管的下端焊上硬合金小齿；为了避免管子22-15钻孔

15、时，应将钎子在烘炉中烤至赤热程度。为了使钻孔工作不中断，须备有45 个钎子，一个钻孔时，其余的在炉上加热。每天工作结束时，必须将钎子烤热把上面的土仔细清除。烤钎子用的烘炉应是可以移动的。图 22-15 钎子1-嵌入的金属塞；2-撬棍孔回填土20%25%。预留沉陷量应比常温施工时增加。15cm，其含量（以体积计30%。铺填时冻土块应分散开，并应逐层夯实。填方边坡的表层 100cm 以内，不得采用含有冻土块的土填筑；整个填方上层部位应采用未冻的或透水性好的土回填，其厚度应符合设计要求。冬期填方的高度不宜超过表 22-9 的规定。冬期填方的高度22-9室外平均气温（）填方高度（m）5104.5111

16、53.516202.5注：采用石块和不含冻块砂土（不包括粉砂表限制。室外的基槽（坑）或管沟可采用含有冻土块的土回填。但冻土块的粒径不得15cm15%50cm 得用含有冻土块的土回填。室内的基槽（坑）或管沟不得采用含有冻土块的土回填。在冬期回填土时，应采取以下措施：冬期需要回填时，将内部含有一定热量的土挖出进行回填。在冬期挖土中，将不冻土堆在一起加以覆盖，防止冻结，留作回填之用。挖出来的未冻土，填到乙坑作回填土，并迅速夯实。回填前将基底的冰雪和保温材料打扫干净，方可开始回填。20cm1015cm。结的条件下，尽量少填一些，留待春暖时再继续回填。填。要垫以炉渣、矿渣等松散材料。有工业废料的地方，也

17、可充分利用工业废料作回填土之用。冬期回填土方应连续进行并逐层夯实。土方工程冬期施工方法适用范围及优缺点比较土方工程冬期施工方法适用范围及优缺点比较见表 22-10。土方工程冬期施工方法适用范围及优缺点 表 22-10施工方法地面耕松耙平防冻法土隔热材的料防冻防法冻适用的工程冬初开挖之大体积土方工程仲冬开挖之较小土方工程应具备的施工条件与准备工作一般特别准备准备松土机或松土工具（犁）修筑排水保温材料沟、透水一般的优点缺点1增加保护基2入础坑道后很难温度，做好，减少挖必须冻优缺点各个施工方法的优点缺施工便利，费用低廉， 效 果 不 及宜 于 大 面 覆盖法积挖方效果较好，需 保 温 材适 用 于 零料，费用较星结构、基大础、水管等法覆雪防冻法沟仲冬后开挖之土方工程开挖面积不大，冻松 土 设备，盛雪工具或木板、原木等土困难结前布置工作成本高，效烘烤法燃料层不深的地方泵、特制泵、特制材及附件挖 土机、挖槽机