冻土
冻土指零摄氏度以下,并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土(数小时/数日以至半月)/季节冻土(半月至数月)以及多年冻土(又称永久冻土,指的是持续二年或二年以上的冻结不融的土层)。冻土具有流变性,其长期强度远低于瞬时强度特征。在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险:冻胀和融沉。冻胀是由于土中水的冻结和冰体(特别是凸镜状冰体)的增长引起土体膨胀、地表不均匀隆起的作用。冻胀一般会导致地面发生变形,形成冻胀垄岗。冻胀的原因包括土中原有的水结冰体积膨胀;同时也包括土冻结过程中下部未冻结土中的水分迁移并向冻结面富集,水分相对集中,水与土粒分异形成冰透镜体或冻夹层,使土体积膨胀。融沉是指冻土融化时的下沉现象,包括与外荷载无关的融化沉降和与外荷载直接有关的压密沉降。
冻土又分为季节性冻土、隔年冻土和多年冻土。
多年冻土:又称“永久冻土”,含有固态水,且冻结状态持续二年或二年以上的土,应判定为多年冻土。按空间分布可分为连续冻土和不连续冻土。永冻层的深度自10余米至余米不等,其上部冬冻夏融,称之“活动层”。活动层的厚度随土质而异。中国多年冻土面积占全国面积的22.3%,主要分布在东北北部山区、西部高山与青藏高原。如果土层每年散热比吸热多,冻结深度大于融化深度,多年冻土逐渐变厚,称为发展的多年冻土,处于相对稳定状态;如果土层每年吸热比散热多,地温逐年升高,多年冻土层逐渐融化变薄以至消失,处于不稳定状态,称为退化的多年冻土。
在建筑地基处理的技术宝库中,由司炳文高级工程师发明创造的《孔内深层强夯》专利技术(也称为DDC法碴土桩技术),能大量消耗建筑及工业垃圾,利用各种无机固体废料进行地基加固处理,减少环境污染,变废为宝。他先后获得了“孔内深层强夯”、“孔内灌注强夯混凝土桩”等8项国家发明专利,并获得北京市优秀发明奖和发明家等荣誉称号。这项建筑地基处理技术受到北京市建委、环保局、科技委等领导部门的高度重视。北京市建委于年2月专门组织了专家鉴定会,对这项地基处理技术进行了认真的审查鉴定。会议对这项技术给予很高评价,认为:“DDC碴土桩具有承载力高,抗液化能力强,地基沉降变形小”的优点,处理后地基的不均匀性得到改善,能充分保证建筑物的安全使用。构思新颖,工艺独特,适合国情,技术水平属国内外首创。该技术有明显社会和经济效益,有广泛应用前景,是应重点全面推广的新技术。这项技术在大量的工程实践中被广泛应用,同时也是在各种复杂场地技术下对这项技术的适用性、安全可靠性进行检查验证。由于《孔内深层强夯技术》的有效性,在许多工程中都取得了成功,受到了广泛赞扬,并且进一步积累了经验和不断改进提高,使其更加成熟。
《孔内深层强夯技术》是在综合了重锤夯实、强力夯实、钻孔灌注桩、钢筋混凝土预制桩、灰土桩、碎石桩、双灰桩等地基处理技术的基础上,吸收其长处,抛弃其缺陷,集高动能、高压强、强挤密各效应于一体,完成对软弱土层的处理。并且在工程实践中进一步改进和发展,创造了独特的施工方法——《孔内深层强夯技术》。《孔内深层强夯技术》是通过机具成孔(钻孔或冲孔),然后通过孔道在地基处理的深层部位进行填料,用具有高动能的特制重力夯锤进行冲、砸、挤压的高压强、强挤密的夯击作业,从而达到加固地基、消纳垃圾、碴土的目的,使地基承载性状显著改善。这是一般地基处理技术都不具备的,具有显著特色的建筑地基处理方法。
孔内深层强夯法(DDC/SDDC桩)不惧怕水,可有效应对冻土的冻胀和融沉,使处理后的地基土满足设计要求。
这是孔内深层强夯法(DDC/SDDC桩)处理过的同种地基:
辽宁朝阳国家储备粮库项目
一、工程概况及地质条件:
辽宁朝阳市国家直属粮库项目位于辽宁省朝阳市龙城区半拉山街凌山路号,属国家直属大型粮库。项目场地表面为深度3至5m的冻土,存在冻胀和溶陷问题,冻土下存在厚度为大于10m的杂填土,主要成分为碎砖瓦和碎混凝土块,最大粒径达50cm,填土层以下根据工程地质条件可分为砾砂、粉质粘土、粉土和圆砾,原状土层层位变化较大,岩性复杂:力学性质良好的砾砂层薄厚不均,且局部缺失,粉质黏土和粉土土质较软,均不宜作为桩基础的持力层。
经设计院比选,由于该项目对地基均匀性有较高要求,经建设单位和设计院对多种地基处理方法在技术、质量、工期和造价等方面进行比较后,最终决定采用孔内深层强夯法(DDC/SDDC桩)地基处理专利技术进行地基处理。总工程量:4万立方米。
二、地基处理的目的和要求:
1、复合地基承载力fspk≥kPa;
2、地基处理后刚度均匀。
三、处理效果:
经建设单位委托第三方检测单位检测后,复合地基承载力和变形模量均满足设计要求,处理后的地基承载力均匀,并且解决了冻土的冻胀和溶陷问题,粮库投入使用至今,地基始终保持稳定。
辽宁朝阳国家储备粮库项目图
陕西榆林市延长石油集团醋酸厂项目-多年冻土
一、工程概况及地质条件:
延长石油榆林万吨/年醋酸及系列产品项目是陕西省重点项目,也是延长石油(集团)有限责任公司投资建设的第一个煤化工项目。项目位于榆横煤化学工业区,概算投资亿元,分两期建设。一期年产20万吨甲醇、20万吨醋酸及配套项目概算投资31亿元,预计可实现年销售收入12.5亿元,利润3.8亿元,税金1.8亿元。
拟建场地场地内为沙漠化地基,上层有多年冻土和冻土活动层,有盐涨性、融陷性以及湿陷性,需要处理地基厚度为25米,经设计院与建设单位比选,选择采用孔内深层强夯法(DDC/SDDC桩)地基处理专利技术对该地基进行处理。总工程量:15万立方米。
二、地基处理的目的和要求:
1、复合地基承载力:fspk≥kPa;
2、盐涨性、融陷性以及湿陷性消除;
3、地基刚度均匀。
三、处理效果:
经建设单位委托第三方国家级检测单位检测,检测结论为:复合地基承载力fspk≥kPa,满足设计要求,盐涨性、融陷性以及湿陷性消除,满足设计要求。
榆林市延长石油集团醋酸厂项目图
*昌吉市五彩湾东方希望铝电一体化循环产业园项目-多年冻土
一、工程概况及地质条件:
*昌吉东方希望煤电铝一体化循环产业区地处*吉木萨尔县五彩湾工业园,占地面积15.54平方公里。项目建成后,将形成万吨电解铝,万千瓦电厂的装机容量,最终建成年产值过千亿元的重工业循环产业链项目,成为中国乃至世界最大的铝电一体化企业。
场地为荒漠地貌,其下有多年冻土和冻土活动层,但地下水位埋深浅,地下水类型为松散岩类孔隙潜水和及局部的上层滞水。天然地基土为盐渍土,对钢筋和混凝土都具有中等腐蚀性。
项目地基处理要求极为严格,建设单位经筛选后,最终决定采用孔内深层强夯法(DDC/SDDC桩)地基处理专利技术处理地基。总工程量:20万立方米。
二、地基处理的目的和要求:
1、处理后地基承载力fspk≥kPa;
2、要求处理后地基土刚度均匀。
三、处理效果:
针对该项目的盐渍土,孔内深层强夯法(DDC/SDDC桩)地基处理专利技术施工时,桩体材料就地取材,采用耐腐蚀的戈壁料(碎石)。
经建设单位委托第三方检测单位检测,孔内深层强夯法(DDC/SDDC桩)地基处理专利技术处理后的地基,复合地基承载力fspk≥kPa,满足设计要求;处理后地基整体刚度均匀。
孔内深层强夯法(DDC/SDDC桩)地基处理专利技术技术在*东方希望煤电铝一体化循环产业项目中的成功应用表明,DDC桩完全适用于盐碱土质,且在提高地基承载力、改善地基的均匀性的同时,桩体材料可就地取材,降低工程造价。
*昌吉市五彩湾东方希望铝电一体化循环产业园项目图