改进的冻土地基的方法

通过改进(提高)是一个有目的的年平均温度的变化,结构和性能的冻结,冻融地面和thermal-moisture政权的方向需要解决具体的实际问题。热、water-thermal、机械、物理化学和化学改良。热改善由人工降低或提高地面温度使用不同的热源。传热是在地面传导。在水里热的改进热转移由对流和传导在注水过程中,渗滤或灌溉。机械的改进方法用于改变地面属性,包括:地面替换,合并,deconsolidation、排水等物理化学和化学改良模式由使用热量被释放或吸收过程中化学反应或改变土壤的聚集状态通过注射各种化学反应物和通过使用电渗效应。

热的方法和water-thermal地面改进涉及人工冻土温度的变化,冻土的冻结解冻,解冻之前或在施工期间得到了最广泛的接受。

深思熟虑的冷却offrozen地面和地面冻结解冻

这就是以不同的方式进行。方法采用自然冷却(系统冬季除雪,阴影和保护地面在夏天使用隔热材料,施工通风酒窖,桩允许自然通风进入基础结构在寒冷的时期,等等)的例子。明智的使用一个或另一种方法是通过热能工程计算。

加速过程中,人工冷却影响通过向水井注入空气驱动的整个厚度区域的冷却或冻结管道,特别供风装置,陷入这些水井(图18.5)。从这样的管排热范围从130 - 140 w m”2根据克里Filipovskiy的数据。冷却(冻结)深度17-20m。

这种方法的缺点是能量支出的必要性和永久维修人员频繁检查冻结管移除白霜和冰塞。

地面冷却(冻结)使用ammonia-brine设施保证排热的300 W m - 2管是最有效的。

图18.5。空气冷却装置:-钻洞;b -空心桩。

然而这样的冷却装置是一个相当昂贵的事业过程中,需要定期的维护操作。因此他们只在少数情况下使用hydrotechnical工程和采矿、和消除意外损伤结构引起的永久冻土融化,冻结的减少和初步的基础施工期间是必需的,以及深凿井和隧道行驶在高度被水浸透的材料。人工地面的深度冻结凿井取得了目前超过600米。

地面冷却的方法使用冷却剂循环通过管道铺设接近建筑基础也被采用。设计这样一个方法通常包括以下通风空间结构。使用如此复杂,labour-consuming方法保存的冻结状态非常敏感结构的地面是合理的建设以及高的建筑物和结构热释放。

自动调整的,季节性冷却装置或热桩在操作和经济效率。热桩是在1960年代由S.I. Gapeyev在前苏联和电子艺界长在美国几乎同时。他们的工作原理是基于封闭的液体的对流冷却剂如煤油(Gapeyev热桩)或气-液的冷却剂(长热桩)如丙烷、氨、氟利昂。对流是冷却剂的密度差异引起的表面上和地下部分的安装(图18.6)。冷战期间的温度的上部桩是一种b b

图18.6。结构的自动调整的季节性行为冷却装置:-液体(Gapeyev系统);^ -气-液(长系统);1 -热交换器;2 -冷却剂(煤油);3 -回填;4 -冷却剂(丙烷)。

低于地面温度较低部分的深度。在这些条件下,蒸发丙烷(在长期的热桩)向上移动,凝结在桩墙和落在桩基础作为一种液体,在空气温度的温度一样,然后冷却周围的地面。液体热桩的工作原理是一样的。冷煤油向上向下运动取代了密度较低,因此热煤油冷却地面。

多次修改液、气-液的冷却装置冷却高品质的开发和引入但所有这些结构的工作原理是一样的。

液、气-液系统代表几乎自动永久冻土冷却装置摒弃需要维护。它们可以单独使用或安装的身体桩基础因此他们通常称为热桩。意味着冷液体热堆的输出变化范围从25 - 50 W m ~ 2,以及气-液的60 - 100 W m”2。冷却的深度达到在实践中由液体热桩25米的气-液,50米。这种冷却方法(冻结)可用于不连续冻土条件或零星的冻土分段装配地面冻结,而且,使用的方法允许冻结在建设和运营过程中,为提高地面承载力和维护荷兰国际集团(ing)规定的温度常年冰冻的基础建筑和结构。自动调整的冷却装置中常用的水工构造物创建和保持地球的不透水核心大坝冻结,和在线性结构装配码头时,管道、输电线路和支架,对冻土帷幕形成等。

液体的缺点之一,气-液热桩在于在夏天期间,当热桩不函数,地面温度的一个重要增长而著称。这个缺点是消除使用设备(zeroters),积累了寒冷的冬天。Zeroters组成一个信封,里面有液体(防冻剂)冻结温度低于零,这是安装在热堆。随着冬季热桩开始工作,冷却(冻结)地面和防冻剂。在夏天的温度zeroter仍然等于防冻剂融化的温度,即仍负提供规定的承载力的基础。

分段装配永久冻土融化

这种方法被广泛用于基础工程在冻土地带建设第二个原则执行。

永久冻土层解冻的方法有两种:使用自然热量和使用人工热源。

方法采用自然热时使用足够的时间是可用的。领域的应用主要局限于南部地区的冻土地区年平均地面温度高。增加的深度季节性融化使用下列措施:1)雪保留(厚度的增加),也就是说,地面保持温暖在寒冷的时期;2)从表面除雪在春天使用太阳辐射;3)删除表面植被和地面的上层,表面变黑,或者使用透明聚氯乙烯薄膜;4)施工现场的排水;5)安排)深池热量积聚在夏天增加地面热身;6)基坑装满水(如果冬天的时期地面解冻例如,属性不受损,提供地面是桑迪和砾状的),保持地面解冻,解冻盆地的促进经济增长。

其他变异的自然热用于prethawing基于控制的地面辐射平衡也是一个可能性。经验表明,这样的方法是有限的应用程序,因为他们的低效率。利用人工热源的方法更有效率。除了零星的方法和infiltration-thawing上面所讨论的,方法的帮助下解冻的寒冷和热水,蒸汽解冻的帮助下,交变电流的变暖的永冻层,解冻的热化学方法被广泛使用。

用水解冻的方法包括通过钻孔永久冻土融化的水注入(图18.7)钻孔间距为每隔3 - 5 m取决于地面渗流能力。他们被放置在地面的帮助下钻井平台。建议使用这种方法为地面渗流系数超过0.01 m的一天”1。这种方法相当昂贵,但它使preconstruc-tion融化在10 - 12天内进行的深度超过10米(25米)的建设是砾状的土壤,尤其在温暖的冻土。

执行由蒸汽解冻的帮助下蒸汽喷射器(见图18.7 b),通过开放的方法(当管的蒸汽在年底发布到地面)和封闭方法(当蒸汽管道内循环)。在实践中经常使用的开放的方法。蒸汽喷射器沉入地面以下的重力或被迫略锤击。蒸汽的使用可以解冻冰冻的地面10米的深度。

电冻土融化是大多数工业方法,用于任何地面,当合适的电源可用。使用电加热解冻技术是基于Joule-Lenz法律。有两种方式使用设备:电极和电加热器。在第一种情况下交替使用当前三相380 V。电极的形式特殊钢探测器安装在一个给定的深度和并行安排行间距为2 - 2.5米(见图18.7摄氏度)。clay-rich土壤的主要方法是可取的。能源支出的范围从60 - 80 kW m ~ 3。在第二种情况下电解或电阻加热器来加热地面(见图18.7 d, e)。电加热器的电源交流电在20 - 30 V。电解加热器通常安排在一个网格模式3 x 2米大小,而阻力的是安排在6 x 5 m网格模式。 The most efficient is the combined use of the equipment: as electric heaters (electrolytic and resistance) at the initial stage of thawing and then as electrodes using alternating current of high voltage. Combination of these two methods makes it possible to increase the rate of thawing of the permafrost.

永久冻土层解冻的热化学方法包括使用热化学反应作为热源。铝热剂、湿润生石灰用于这些目的。气温高达几百度开发由于水化,使冻土的融化。此外,生石灰在体积大幅增加水化导致解冻的整合。

图18.7。地面的解冻方法分段装配:——使用注射点(1 -分配管,2 -喷油器,3 -排水井泵);b -使用蒸汽喷射器(1 -蒸汽线,2 -蒸汽喷射器,3 -防护帽,4 -蒸汽锅炉);c -使用三相交流电(1 -电导体,

2 -电极由阶段A, B, C);d -使用电解加热器(1 -电导体,2 - 3——内部和外部电极,分别

4 -电解液);e -使用电阻加热器(1 -电导体,2 -电极,

3 -钻孔);1 - 3 -地面(1 - gravel-pebble 2 - sandy-silty 3 - sandy-silty-clay);4 -冻土边界。

图18.7。地面的解冻方法分段装配:——使用注射点(1 -分配管,2 -喷油器,3 -排水井泵);b -使用蒸汽喷射器(1 -蒸汽线,2 -蒸汽喷射器,3 -防护帽,4 -蒸汽锅炉);c -使用三相交流电(1 -电导体,

2 -电极由阶段A, B, C);d -使用电解加热器(1 -电导体,2 - 3——内部和外部电极,分别

4 -电解液);e -使用电阻加热器(1 -电导体,2 -电极,

3 -钻孔);1 - 3 -地面(1 - gravel-pebble 2 - sandy-silty 3 - sandy-silty-clay);4 -冻土边界。

巩固和加强解冻

方法用于这些目的一致,解冻。让我们列举主要的。

执行机械致密化的帮助下捣固,振动成型,有时表面活性剂添加到地上。捣固用于潮湿地面(如果水饱和度小于0.7%)的程度。Clay-rich地面压实深度1.5 - 2米捣固。与振动方法clay-rich地强化10米深度。

整合通过加载,脱水的帮助下地下水位降低等物理方法。最有效的方法clay-rich地面垂直排水砂加速整合几十次。垂直排水排水管专用砂进行分开放置2 - 3米直径40 - 50厘米,内孔由洞装满沙子。地面的方法合并使用降低地下水位是基于地面过程中体重的增加临时降低地下水位。

化学的巩固和加强土壤是由地面注入荷兰国际集团(ing)化学解决方案,这些解决方案的过程中形成了一个坚实的基础凝固。化学方法适合water-permeable地面。

物理化学(电化学)由electro-osmotic脱水方法。透过电渗透过程中饱和土壤胶体clay-rich和细,孔隙水运动开始向阴极和阳极附近的地面上的有效压力骨架增加,贡献,一方面,地面排水,另一方面,整合的骨架。该方法用于细粒度的土壤。

与直流Electro-osmotic进行整合。合并的基体有几个电极循环(图18.8)。电极的阴极和内政部外循环,阳极。同时电极作为垂直排水管。化学外加剂如生石灰的饱和溶液与7%氯化钙内容由透过电渗透均匀地基加固要求。经常使用此方法同时使用加强代理,例如,使用水玻璃注入。Electro-osmotic脱水后用作一个规则的帮助下地面electro-thawing相同的电极,但修改后的循环。

保护对季节性冻结解冻地面层测量地面改进的一个重要组成部分,由于开挖地面解冻,解冻,和建筑,很少在一个赛季完成。深冬季冻结解冻造成额外的支出季节性冻层后,减少了工作时间,延长地面解冻。减少的深度冻结或者排除冻结,等措施人为增加雪厚度,提供隔热封面,洪水和水等。当地材料,如苔藓、松针、锯末或人工合成的热绝缘体,如泡沫塑料、聚苯乙烯可以用作隔热。完全保护地面不受季节性冻结是通过洪水的地区与水深度略大于冻结在自然水体的深度。

继续阅读:规范性文件在冻土地区工程设计和施工

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