机场工程冻土土基处理方法探讨

彭传玉

北京中航建研航空设计咨询有限公司北京101304

摘要：机场工程质量的好坏直接关系到机场工作的安全性和稳定性，尤其是在冻土土基处理方法上，一旦任何一个细小环节出现问题都将导致各种病害的发生，严重影响了机场的安全性能。冻土作为一种特殊状态下的非稳定态的岩土工程材料，其多相化为冻土区公路的融沉冻害一体化根治提出了科学与工程技术的双重难题。良好处理冻土土基问题，显著增强机场道面的安全性，确保机场工作的顺利进行。

关键词：机场工程；冻土；土基处理

1不同影响因素对冻土的物理力学性质的影响分析

1.1温度和含水率对冻土物理力学性质的影响

在一定条件下，温度和含水率对冻土的物理力学性质的影响主要是温度控制的，含水率对冻土力学性质的影响相对起辅助作用。非冻土中，其他控制条件一定时土的强度指标随着含水率的增加先增加后减小，在温度的作用下，随着温度的降低，土的强度指标表现为一定负温范围内随着含水率的增加冻土的强度先增加后逐渐接近于某水平直线。因此，冻土的强度指标主要取决于温度，又受含水率的钳制。

1.2含盐量对冻土力学性质的影响

含盐量对冻土的力学性质的影响主要是通过可溶性无机盐离子对水分子的作用力产生的。试验表明一定条件下冻土的静力学强度随含盐量的增加而先增加后减小，冻土的动力学强度围压一定的前提下随温度和含盐量的增高塑性破坏越明显。大量研究表明，含盐量对冻土的强度的影响是一致的，其他制约因素不变情况下随含盐量的增加而降低。但是盐分对冻土的强度作用机理还缺乏研究，这一方面还值得我们进一步研究，这样可以综合分析不同盐分对冻土强度的影响。

1.3围压的影响

围压作用对冻土强度的发展变化主要是围压对冻结水和微裂隙的影响。围压的存在为单元土体的侧向面提供了约束作用，由此推可知，侧向作用力的存在可以是被动约束力也可以以主动作用力的形式存在，这取决于单元体的铅直作用力与侧向作用力形成的力学体系。低围压条件下，试验试件主要表现为被动约束，高围压表现为主动作用。因此，大量的研究表明，在单一围压情况下，处于低围压情况时，冻土的强度随围压的增加而增大，在高围压条件下，出现压融现象使冻土的强度开始降低，存在围压转折点。不同土类的围压转折点也不尽相同。

1.4冻融循环作用

我国的季冻区分布及其广泛，对土体冻融循环作用的研究是迫在眉睫。含水率极低时，冻融循环作用几乎对土体的强度不会产生较明显的影响，随着含水率的增加，土中水分在温度变化的作用开始迁移和冻胀，使得原有土体的结构排列发生明显的改变，且各组分（如颗粒粒径、化学成分等）也随之增加或减少，含水率越高，经历冻融循环的次数越多，结构变化也越复杂。因此土体在经历冻融循环后土体的内部宏观结构和组分含量发生了明显的变化是引起冻土强度性质的关键问题。

2机场工程冻土土基处理措施

机场工程的冻土土基关系到机场道面的稳定性以及安全性，是提高经济地使用效率的重要因素。因此，在处理冻土土基的过程中，应该时刻坚持“预防为主，综合治理”的原则。制定完善的工作计划，彻底了解机场周围的自然地理环境，时事查清该地区的气候变化以及地表地质等实际情况。施工之前做好万全的准备，预想可能会发生的基础病害，从而一旦病害发生能够及时采取具有针对性的防治措施。

2.1物理化学法

物理化学法一般有人工盐渍化土壤。人工盐渍化是指向土体中加入适量氯化钠，氯化钾和氯化钙等可溶性无机盐。加入可溶性无机盐后可使盐溶液冻结温度在一定范围内随着溶液温度的增加而降低。其原理是土壤中电解质增加使得土粒表面水膜厚度增加，粒子之间凝固抑制了毛细作用从而减少了土壤中水分迁移，降低了冻结温度。

2.2加强道面排水

水分是产生冻胀的决定性因素，可以通过控制土体中的含水量来减弱土基的冻胀。含水量是造成土体冻结的最主要原因。因此，为了切实减少土体的冻结情况，减少土体的含水量刻不容缓，能够显著降低土体的冻胀率。将土体的含水量控制在一定范围内能够有效防止冻胀的发生。所以，为了防止机场道面出现土体冻胀情况，加强对道面的排水力度。一方面积极减少道面水分的渗透，另一方面积极降低冬季土体的含水量，减少水分的迁移。在确保道面含水量的显著降低基础上，才能实现土体的冻胀量和冻胀率的提高。

2.3对土基进行充分压实

土基的压实度，就是对土基的夯实度，是指土或其他材料压实后的干密度与标准最大干密度之比。压实度是其质量检测的关键指标之一。产生冻胀的主要原因是土壤里留有空隙，因此，为了从根本上减少冻胀的发生，可以对土基进行充分压实，减少其空气存储量，显著提高冻融的稳定性。相关人士曾经做过详细的实验，探讨土基压实对冻胀所产生的影响。经过全面的研究，发现了冻胀值与压实程度的实际关联。大致情况分为有水压和无水压的两种不同前提：在有水压的前提下，冻胀与密实度成反比关系；在无水压的前提下，冻胀值与压实度成正比例函数发展，存在最高点。可见，利用压实土基的方式能够显著提高土基的稳定性，是一种行之有效的冻土土基处理办法。

结束语

众所周知，冻土体的结构非凡复杂，包含不同粒径的土颗粒，水分，气体成分和冻结的冰晶体，这种复杂的构成成分也导致了冻土各方面的差异性与不确定性，在宏观上主要表现为物理力学性的差异。许多试验研究表明，土颗粒的级配，含水率，土中含盐分多少，含冰量（及未冻水含量），冻融作用，加载时间，添加剂等都对冻土的物理力学性质产生影响。本文就机场工程冻土土基处理方法进行了分析。

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