摘要：随着我国城乡化建设的推进，进行东北部地区和西部高原等地区开发、经济建设，会遭受冻土的影响。在对这些地区施工时期需对冻土地块采取处理，否则会导致后期建筑物的正常使用。因此在面对不同冻土时，采取相应的方法，本文就冻土地基的处理方法进行了浅显的分析。

关键词： 冻土;冻胀;融沉;处理方法

冻土即温度等于或低于零摄氏度，土中的水结成冰，此时土称为冻土。按其冻结时间可以将其分为三类：瞬时冻土、季节性冻土、多年冻土。对于冻土而言其具有流变性、长期强度远低于瞬时强度，其土中水分含量、土温的不断变化，导致冻土的物理性质随之变化。而施工中主要受冻土的冻胀和融沉影响，冻胀是由于土中的水结冰和未结冰土中水向结冰处富集引起土体的不规则膨胀;融沉是冻土融化的下降现象，分与上部荷载无关的沉降和与上部荷载有关的压密沉降。进行冻土地基处理时，主要采用保持冻结状态和融化状态原则。本文对这两种原则所采取的思想和方法进行简述。

1 保持冻结状态

保持冻结状态适用于：冻土年平均地温低的地基;直接承受建筑物荷载的土层是坚硬冻结状态;最大融化深度内存在融沉和融陷土。采用保持冻结状态是冻土所属地区其本身不易融化和冻土的硬度比较好且融化后有发生融沉和融陷现象。在这种情况下使用保持冻结状态原则可以降低造价，减少融沉的发生和温度变化对其影响。而采用保持冻土冻结状态原则的主要措施是通过控制能量的输入，向外导热并且阻止热量的输入。

一般采取下列方法：

（1）使用通风管，也是通过主动向外散热的方式使冻土保持冻结状态。主要在冬季发生作用，可以通过对通风口闭合的控制，在夏季关闭通风口，避免夏季热空气流入，使冻土融化。在冬季时打开通风口，导入冷空气，保持其冻结状态。优点是节能，无污染。有对多年冻土区通风管路基温度场研究[1]。

（2）使用热管，热管是一种自发进行的装置，且一般发生在冬季。通过主动向外散热的方式使冻土保持冻结状态。热管是一根抽真空的管内用毛细多孔管和工质，其工作部分有地面上部和下部。上部称为冷凝段，下部称为蒸发段。当蒸发段的温度大于冷凝段时，工质蒸发成气体到冷凝段散热。冷却为液体回到蒸发段，如此循环往复。优点是不用耗费能源让其工作，且工作效果好。在热管使用中有对热管在青藏高原多年冻土区高速公路应用中的适用性评价[2]。

（3）使用通风基础，通过将建筑物架空，也是主动向外散热的方式使冻土保持冻结状态。下部留用一定高度，在冬季冷空气流入，加固冻结状态。在夏季建筑物的遮挡，避免太阳照射使其融化。优点也是节能，成本低。

（4）使用大块碎石替换部分冻土，研究人员通过研究证明[3]大块碎石层对下部土体有良好降温作用。缺点是不能避免融沉。

（5）铺设保温材料，不同于上述措施是向外排热，这种方法是通过阻止热量的输入。铺设保温材料在夏季可以很好的隔绝热量，使冻土周围温度不受外部影响，保持冻土的冻结。采用的材有料挤塑式聚苯乙烯板。

（6）使用遮阳板，主要使用于那些日照时间长，采用遮阳板可以很好的隔绝热量，保持冻土的冻结。有研究者对遮阳板护坡工程措施结构形式研究。

采用保持冻结原则一般有上述方法，还有其他方式如旱桥等。各有优缺点，在合适情况不仅可以提高效率、节约资源而且可以降低成本。当然未来可以有更多方法等待人们发现，研究出解决冻土影响更为高效、便捷、经济、节能的方法。

2. 允许融化状态

允许融化状态适用于：冻土年平均地温较低的地基;直接承受建筑物荷载的土层是塑性冻结状态;最大融化深度内是不融沉和弱融沉土。采取允许融化状态是冻土所属区域其本身可融化和冻土硬度一般且融化后的土不易融沉。在这种情况下使用允许融化状态原则也降低造价，避免了冻胀和融沉发生。而采取允许冻土融化状态原则与保持冻土冻结状态的思想一致。但是不同的是允许融化原则一般在施工前期对冻土进行预融，后期也通过控制冷量的输入，避免反复冻融对建筑物造成伤害和防止土壤又发生冻结。

一般对冻土采取预融有下列方法：

（1）对冻土表层进性人工融化，是通过向内部输入能量的方式达到预融目的。并且在预融后，用非冻胀性材料更换原冻胀土，将基础周围的冻胀土挖去，用一些粗砂、卵石等材料填补。这些非冻胀性材料可以很好避免发生冻胀。此方法操作简单，比较常见。

（2）通以电流，电流产生热量进行冻土加热。但使用的电压远大于人体安全电压，有危险隐，用这种方法要注意安全。

（3）使用石灰桩，在石灰桩成桩时释放的能量较冻土温度高，可以很好对其进行融化。对施工工艺有一定要求，否则融化效果不好。如王兴对石灰桩对岛状冻土地基的预融效果试验研究。

（4）使用碎石桩，碎石成桩跟石灰成桩一样也释放能量，温度高于周围温度。也可很好的融化冻土。

（5）通过对地表热量改造，在夏季之前清除地表植被，利用太阳光自然融化冻土。这种方法比较常用，且成本低。在冬季，用保温材料覆盖，避免地温向外释放，达到融化目的。

（6）通过水蒸气来融化冻土，将水蒸气通入管内，对冻土进行融化。

（7）用一定温度的水来进行加热来融化冻土。

以上是对允许冻土融化状态，对冻土进行预融的一些常见方法。后期对冻土回冻采取措施的主要思想是：提高地基土温度，降低土中含水量。比如后期可利用阳离子及盐分改变土体中水分含量和降低冰点，来减缓冻土的冻结;在一定条件下，热管也可预防冻土回冻。未来人们对冻土采用融化原则，也会出现更为高效、节能、经济、方便的方法。

3. 保持冻结状态与允许融化状态的比较

（1）保持冻结状态和允许融化状态适用的条件不同。在冻土平均气温低的地方使用保持冻结状态原则更为合理，像季节性冻土夏季全部融化。在这种情况下使用保护原则，会耗费更多资源，金钱。在冻土融化范围内若存在易融沉土，若采取允许融化状态原则，在融化后易融沉土作为地基土。会导致建筑物后期沉降，甚至不能正常使用建筑物，构成人为风险。在合适情况下使用正确原则，可以降低风险。

（2）使用方法的核心思想一致，保持冻结状态原则和允许融化原则都是控制能量输入，改变地温。不同的是保持冻结状态是通过向外导热并且阻止热量的输入，允许融化原则是向内注入热量让其融化。

（3）允许融化状态原则相比保持冻结状态原则还需后期防止冻土回冻措施。

（4）保持冻结状态原则和允许融化状态原则所实行的方法都一定程度避免了冻胀，融沉的发生。

4 结语：

随着寒部地区开发、建设解决冻土问题是必不可少的。冻土易变的物理性质，产生冻胀、融沉现象是我们要解决的问题。我国拥有的冻土的面积占国土面积的一半多，且在世界冻土国家中排列第三。现在已有越来越多的研究者投入冻土的研究中，未来会有更多更高效、节能的方法，来保证建筑物的安全，这些研究对我国发展有着至关重要的作用。本文主要对冻土采用的保持冻结状态和允许融化状态的原则进行阐述并进行对比，简单的描述了对冻土处理的主要思想和方法。

参考文献

[1]刘伟江. 多年冻土区通风管路基温度场研究[D].长安大学，2005.

[2]孔森，温智，吴青柏，王大雁.热管在青藏高原多年冻土区高速公路应用中的适用性评价[J].中南大学学报（自然科学版），2019，50（06）：1384-1391.

论文项目基金号：湖北文理学院教学研究项目（JY2020042）