土的冻结与土的防冻

土的冻结有它的自然规律，在整个冬期的冻结深度，在地表面无雪和草皮覆盖条件下的全年标准冻结深度H0可按下式估计：

H00.28Tm70.5（m） （22-1）

式中 ΣTm——低于0℃的月平均气温的累计值（取连续十年以上的年平均值），

以正号代入。

【例】根据气象资料查得某地低于。℃的月平均气温为：一月-20.2℃，二月-16℃，三月-6.2℃，十一月-6.9℃，十二月-17.1℃，试估计该地的全年冻结深度。

【解】ΣTm＝20.2＋16＋6.2＋6.9＋17.1＝66.4℃ 依公式（22-1）得

H00.2866.470.5=1.9m

暴露在外界大气中的土冻结时，其冻结速度与外界气温有表22-3的规律，但这只是冻结初期的规律，当上层冻结以后，下面土由于有了上层冻结层的覆盖，传热阻发生变化，就不按照这个规律了。

根据气温确定土的冻结速度表 表22-3

土的种类 覆盖有积雪的砂质粉土和粉质粘土 没有积雪覆盖的砂质粉土和粉质粘土 在下列气温条件下，接近最佳含水量时， 土的冻结速度（cm/h） -5℃ 0.03 0.15 -10℃ 0.05 0.30 -15℃ 0.08 0.35 -20℃ 0.10 0.50 基于土冻结的规律，冬期施工时必须周密计划，组织强有力的施工力量，进行连续不断的施工。一般来说，土方工程尽量安排在入冬之前施工较为合理。

土的防冻

土的防冻应尽量利用自然条件，以就地取材为原则。其防冻方法一般有地面耕松耙平防冻、覆雪防冻、隔热材料防冻等，现分述如下：

1．地面耕松耙平防冻法

预定冬期施工的土方工程，土的防冻工作，必须在入冬前进行。其方法是在指定施工的部位，进入寒冻之前将表层土翻松耙平，其厚度宜为25~30cm，其宽度宜为开挖时冻结深度的两倍加基槽（坑）底宽之和。如图22-1所示。

图22-1 预防土冻结耕松耙平图

1-天然雪层；2-地表面；3-耕松厚度250mm；4-耙平厚度150mm；

5-拟挖掘的地槽轮廓；H--土的最大冻结深度

在上述情况下，经过z昼夜后的冻结深度H可按下式计算：

H＝α（4P－P2） （22-2）

式中 H——翻松耙平或粘土覆盖后的冻结深度（cm）；

α——土的防冻计算系数，按表22-4选用； P——冻结指数，P1000tT；

t——土体冻结时间（d）；

T——土体冻结期间的室外平均气温（℃），以正号代入。

土的防冻计算系数α 表22-4

地面保温的方法 耕松25cm并耙平 覆盖松土不少于50cm 0.1 15 35 0.2 16 36 0.3 17 37 0.4 18 39 0.5 20 41 P值 0.6 0.7 22 24 44 47 0.8 26 51 0.9 28 55 1.0 30 59 1.5 30 60 2.0 30 60 【例】某地为粘土，由11月7日开始冻结，于冻结前耕松地面25cm，并耙平之，11月的平均温度为-2.1℃，12月的平均温度为-8℃，试计算该地在1月1日的冻结深度。

【解】11月冻结了30－6=24d，12月冻结了31d。

11月tT＝24×2.1＝51 12月tT＝31×8＝248 ΣtT＝51＋248＝299 P＝299/1000＝0.3

从表22-4查得α＝17，代入公式（22-2）得该地在1月1日的冻结深度为：

H＝17（4×0.3－0.32）＝19cm

2．覆雪防冻法

在积雪量大的地方，可以利用自然条件，覆雪防冻，效果很好。覆雪防冻的方法，通常有三种类型：

第一种类型是利用灌木和小树林等植物挡风起涡旋存雪，这些植物应等到挖土开始之前再铲除，如图22-2。

图22-2 利用植物挡雪防冻

第二种类型是在面积宽阔而又没有植物的地面上，可设篱笆或造雪堤以为积雪之用，设置时应使长边垂直于主要方向，其互相间的距离从10h到15h，h是篱笆或雪堤的高度，通常采用0.5~1m，如图22-3。

图22-3 设置篱笆或雪堤挡雪防冻

第三种类型是在面积较小的地面，特别是拟挖掘的地沟面，若在土冻结之前，初次降雪后，即在地沟的位置上挖沟。深度为30~50cm，宽度与预计深度的两倍加基槽（坑）底宽之和。随即将雪填满，即可防止未挖掘的土冻结，如图22-4。

图22-4 挖沟填雪防冻

H0-土的最大冻结深度

3．保温材料防冻法

面积较小的地面防冻，可以直接用保温材料覆盖，覆盖层的厚度h可按下列公式计算：

h＝H/β （22-3）

式中 h——保温材料厚度（cm）；

H——不保温时的土体冻结深度（cm）；

β——各种材料对土体冻结影响系数，按表22-5选用。

各种材料对土体冻结影响系数β 表22-5

保温材料 土壤种类 砂土 粉土 粉质粘土 粘土 树叶 3.3 3.1 2.7 2.1 刨花 3.2 3.1 2.6 2.1 锯末 2.8 2.7 2.3 1.9 干炉渣 2.0 1.9 1.6 1.3 麦草 2.5 2.4 2.0 1.6 膨胀珍珠岩 3.8 3.6 3.5 3.5 炉渣 1.6 1.6 1.3 1.1 芦苇 2.1 2.0 1.7 1.4 草帘 2.5 2.4 2.0 1.6 泥炭土 2.8 2.9 2.3 1.9 松散土 1.4 1.3 1.2 1.2 密实土 1.12 1.08 1.06 1.00 注：1．表中数值适用于地下水位在冻结线1m以下。

2．当地下水位较高时（饱和水的），其值可取1.0。 3．松散材料表面应加以盖压，以免被风吹走。

【例】某工地计划在1月份开始挖槽，根据气象资料计算，如无保温层时土的冻结深度可达67cm，为防止冻结，拟用锯末覆盖保温。土为粉土，应铺多厚的锯末？

【解】查表22-5得β＝2.7，代入公式（22-3） 锯末厚

h＝67/2.7＝25cm

在被保温地面上的全部保温层厚度必须一致。保温层铺出的宽度，应不小于

最大冻结深度。如图22-5所示。

图22-5 保温层铺出的宽度示意

H0-土的最大冻结深度；D-基础埋深

开挖完的土方，必须防止基槽（坑）的底部受冻或相邻建筑物的地基及其他设施受冻。如基槽（坑）挖完后不能及时进行下道工序施工，应在基底标高上预留适当厚度土层，并覆盖保温材料保温。