多年冻土勘察与工程实践经验总结

7.6.4　多年冻土的勘察评价要点

多年冻土勘察应根据多年冻土的设计原则、多年冻土的类型和特征进行。

多年冻土的设计原则有“保持冻结状态的设计”、“逐渐融化状态的设计”和“预先融化状态的设计”三种。不同的设计原则对勘察的要求是不同的。在多年冻土勘察中，多年冻土上限深度及其变化值，是各项工程设计的主要参数。影响上限深度及其变化的因素很多，如季节融化层的导热性能、气温及其变化，地表受日照和反射热的条件，多年地温等。确定多年冻土上限深度的方法主要有野外直接测定、用有关参数或经验方法计算两种途径。野外直接测定法是在最大融化深度的季节，通过勘探或实测地温，直接进行鉴定；在衔接的多年冻土地区，在非最大融化深度的季节进行勘探时，可根据地下冰的特征和位置判断上限深度。我国东北地区常用上限深度的统计资料或公式计算，或用融化速率推算；青藏高原常用外推法判断或用气温法、地温法计算。在我国青藏公路、铁路的工程实践中，对青藏高原多年冻土的勘察、地基处理、工程防治经验更多。

1.运用工程地质测绘和调查查明的内容

（1）多年冻土的分布范围、上限深度；

（2）多年冻土的类型、厚度、总含水量、构造特征，物理力学和热学性质；

（3）多年冻土层上水、层间水、层下水的赋存形式、相互关系及其对工程的影响；

（4）多年冻土的融沉性分级和季节融化层土的冻胀性分级；

（5）厚层地下冰、冰椎、冰丘、冻土沼泽，热融滑塌、热融湖塘、融冻泥流等不良地质作用的形态特征、形成条件、分布范围、发生发展规律及其对工程的危害程度。

2.勘探点间距与深度应结合工程和地区的实际情况布置

（1）多年冻土地区勘探点间距，在满足《岩土工程勘察规范》（GB50021）（2009版）中对各类岩土工程勘察基本要求的同时，应予以适当加密。特别是在初步勘察和详细勘察阶段要引起注意。

（2）勘探孔深度布置要满足下列要求:

①对保持冻结状态设计的地基，不应小于基底以下2倍基础宽度，对桩基应超过桩端以下3～5m；

②对逐渐融化状态和预先融化状态设计的地基，应符合非冻土地基的要求；

③无论何种设计原则，勘探孔的深度均宜超过多年冻土上限深度的1.5倍；

④在多年冻土的不稳定地带，应查明多年冻土下限深度；当地基为饱冰冻土或含土冰层时，应穿透该层。

3.多年冻土的勘探测试应满足的要求

（1）多年冻土地区钻探宜缩短施工时间，宜采用大口径低速钻进，终孔直径不宜小于108mm，必要时可采用低温泥浆，并避免在钻孔周围造成人工融区或孔内冻结。

（2）应分层测定地下水位。

（3）保持冻结状态设计地段的钻孔，孔内测温工作结束后应及时回填。(www.xing528.com)

（4）取样的竖向间隔，除应满足规范相应要求外，在季节融化层还应适当加密，试样在采取、搬运、贮藏、试验过程中应避免融化。进行热物理的冻土力学试验的冻土试样，取出后应立即冷藏，尽快试验。

（5）试验项目除按常规要求外，尚应根据需要，进行总含水量、体积含冰量、相对含冰量、未冻水含量、冻结温度、导热系数、冻胀量、融化压缩等项目的试验；对盐渍化多年冻土和泥炭化多年冻土，尚应分别测定易溶盐含量和有机质含量。

（6）工程需要时，可建立地温观测点，进行地温观测；

（7）当需查明与冻土融化有关的不良地质作用时，调查工作宜在二月至五月份进行；多年冻土上限深度的勘察时间宜在九、十月份。

4.多年冻土岩土工程评价的主要内容

（1）查明多年冻土的物理力学性质、热物理性质、总含水量、冻胀分级、融沉等级和类型。

（2）确定多年冻土的地基承载力，应区别保持冻结地基和容许融化地基，结合当地经验用载荷试验或其他原位测试方法综合确定。具体可按下述方法确定多年冻土的承载力特征值:

①对安全等级为甲级的建筑物，应采用载荷试验或其他原位试验方法结合当地建筑经验综合确定；

②对于安全等级为乙级的建筑物，宜采用载荷试验或其他原位试验确定。当无条件时，对保持冻结状态的地基，可根据冻土的物理力学性质和地温状态，按表7-22确定；对于容许融化的地基，应采用融化土地基的承载力特征值，按实测成果确定；

表7-22　多年冻土地基承载力特征值f_ak单位:kPa

注:①本表序号（1）～（5）类的地基承载力特征值f_ak适用于少冰冻土和多冰冻土；当地基为富冰冻土时，表列数值应降低20%。②本表不适用于含土冰层及含盐量大于0.3%的冻土。③本表不适用于建筑后容许融化的地基土。

③对安全等级为丙级的建筑物，可根据邻近建筑的经验确定。

（3）除次要工程外，建筑物宜避开饱冰冻土、含土冰层地段和冰椎、冰丘、热融湖、厚层地下冰、融区与多年冻土区之间的过渡带。宜选择坚硬岩层、少冰冻土和多冰冻土地段以及地下水位或冻土层上水位低的地段和地形平缓的高地。5.提出多年冻土地区的地基处理措施

多年冻土地区地基处理措施应根据建筑物的特点和冻土的性质选择适宜有效的方法。一般选择以下处理方法:

（1）保护冻结法。宜用于冻层较厚、多年地温较低和多年冻土相对稳定的地带，以及不采暖的建筑物和富冰冻土、饱冰冻土、含土冰层的采暖建筑物或按容许融化法处理有困难的建筑物。如我国青藏铁路穿越的多年冻土区，其冻胀、融沉是威胁青藏铁路路基稳定的最大问题。在以保护多年冻土，冷却路基的思路引导下，根据铁路线不同地段实际地质、气象、水文等条件，采取遮阳、改变地表面颜色等调控阳光辐射措施；铺设保温材料、热半导结构、热棒（桩）等调控热传导措施；采用通风管路基、抛石护坡、热虹吸管等调控对流措施，以实现对多年冻土的保护，保证铁路的安全畅通。

（2）容许融化法。宜用于地基总融陷量不超过地基容许变形值的少冰冻土或多冰冻土地基；容许融化法的预先融化宜用于冻土厚度较薄、多年地温较高、多年冻土不稳定的地带的富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层地基，并可采用人工融化压密或挖除换填法进行处理。