工程中的“问题土”之一——冻土

前面为大家介绍了工程建设中的两类“问题土”黄土与膨胀土，今天带大家了解最后一类——冻土。在小学课文中有这样一篇文章《把铁路修到拉萨去》，文中生动形象的描写了中国工程队在西部建筑中的艰难险阻，其中最大的“拦路虎”就是冻土层。

冻土的基本特征

我多年冻土主要处于高山多年冻土带和不连续多年冻土带，多年冻土面积约为206.8×104平方公里，是世界上第三冻土大国，约占世界多年冻土分布面积的10%，约占我国国土面积的21.5%。冻土是一种温度低于零摄氏度且含有冰的岩土。冻土中的冰可以冰晶或冰层的形式存在，冰晶可以小到微米甚至纳米级，冰层可厚到米或百米级，从而构成冻土中五花八门、千姿百态的冷生构造。

冻土区常见病害

冻胀和融沉是寒区工程面临的两大主要工程病害，常导致房屋开裂、倾斜及变形，涵洞端翼墙裂缝、外倾，公路翻浆冒泥，铁路路基变形、开裂等。土的冻结融化作用给国民经济和生产生活造成了巨大损失，不仅建筑物使用年限缩短，运行条件变坏，而且增加了许多非生产性劳动、材料及投资去运行和维护。穿越多年冻土区的青藏公路、青康公路、青藏铁路、南水北调西线工程，以及多年冻土区大量的工业和民用建筑都经受着土层冻结和融化的影响。

路基路面裂缝，路基一侧有冻土岛，冻土融化使一侧产生变形

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桥基下沉，冻融导致基础下沉，中心桥墩发生倾斜、错位

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隧道内渗水结冰

涵洞破坏，由冻胀推力作用或地基融沉所致，或者两者共同作用

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多冰-富冰冻土上的条基平房使用第二三年时因地基融沉发生变形

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管线因土层中产生冻胀丘而被高高拱起

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冻土区工程建设措施

1、热棒

在冻土区，青藏铁路轨道两侧插满了铁棒，这就是能让路基下面的永久冻土层在火车重压之下保持冷冻状态的热棒。热棒是一根密封的管子，里面填充了氨、氟利昂、丙烷、二氧化碳等物质，管子的上段是冷凝器，下端为蒸发器，中间为绝热段，通俗讲就是“吸热段、绝热段和散热段”三部分。当热桩下端吸收热量后，液态物质会转化为气态，然后上升至冷凝器，热量通过冷凝器发散。气态物质再液化为液态，在重力的作用下流回热桩下端。热棒里的物质在气态和液态之间不断进行转换，依靠热棒的单向导热性和高效的传热和散热效率，从而源源不断带走路基的热量，保持路基的稳定。

2、铺设隔热层的路基结构

在路基的底部或路基表面以下某一深度铺设具有单向导热能力的隔热层，增大热阻，以减小大气和人为热源的热量进入到冻土层内，防止多年冻土地下冰融化。一般采用聚苯乙烯板或聚胺脂板作为隔热保温层。

3、片石通风路基

向路堤覆盖碎石块，在暖季，由于热空气密度较小，因此热量很难进入路基基地，而碎石头之间的空气流动和地表水蒸发后又能带走热量，可以起到热屏蔽作用；在寒季，由于冷空气密度较大，在自重和风的作用下将片石层中的热空气挤走，冷空气更容易进入路基基底，因而能对冻土层起到保护作用。

4、通风管路基

是在路基底部以上一定高度横向铺设一定孔径的通风管，与路堤填筑材料组成复合式通风路堤。在通风管的一端安装了自动温控风门，当温度较高时，风门会自动关闭，温度较低时，风门自动打开，这样可以避免夏季热量进入通风管，能够主动对路基进行保温。

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