黑龙江省黑土地工程勘察设计有限公司黑龙江哈尔滨150000
摘要：当前，我国的水利工程建设数量越来越多，同时水利工程建设的规模也越来越大，在深季节冻土区，水利工程的设置改善了该地区路基横向排水条件，优化了交通路线，但同时也改变了路基原有的水、热平衡状态，对路基的热稳定性有一定的影响。但是季节冻土区在自然条件方面存在着一定的特殊性，其在基础设计方面也需要做出适当的调整，因此，我们也需要对此加以全面的关注和重视。此研究分析了我省季节冻土地区水利工程基础，在冬季周围的水、冻拔破坏的机理、抗冻措施与方法。
关键词：基土含水量；土的冻胀性；基础设计
前言
冻土是指具有负温或零温并含有冰的土类和岩土[1]。季节冻土（SeasonallyFrozenGround）是指地表土层冬季冻结、夏季全部融化的土（岩）层[2]。我国冻土地区的范围十分广泛，季节冻土的冻胀现象对一个地区经济的影响非常的明显，多年来水利部门结合本行业工程结构物的工作特点，对季节冻土区建筑物抗冻技术进行了许多研究，取得了一定的成绩。季节冻土区地基土的冻胀对建筑物造成的破坏是十分普遍和严重的，所以迫切需要我国冻土研究作者能够针对我国的实际情况，提出切实可行的水工建筑物抗冻技术措施。本文主要结合我省季节冻土地区的特点，对其进行详细的分析。
1.对于季节冻土区水利工程基础设计中存在的问题
1.1地基土产生冻胀
地基土出现冻胀的一个非常重要的原因是因为水分在结冰之后出现了严重的膨胀现象而导致的，所以，我们可以总结出地基土出现冻胀的问题主要是因为水分、土质和负温这三个因素，水分本身具有非常强的流动性以及渗透性，在这一过程中水分会向下部的土体流动，之后分布就会出现非常明显的变化。由于这一明显变化，就造成了地基土产生冻胀，地基在冻结过程中产生大量的冰晶体或冰夹层，改变了原来地基土的结构，在融化时，地基承载力降低，地基的应力，应变关系也发生了变化。在地基冻融过程中，作用于墓础底面的地基反力也必然要发生相应的改变。
1.2水底基础热对流效果不明显
水底基础是由片石混凝土或衆棚片石铺砲的，在前面的分析讨论中看到，水底基础的冷季对流效果明显，加深了涵底最大冻结深度。由于冻土的物理力学指标大多与温度有关，其内在水分、热量运动及自由水结冰过程实际就是多孔介质中各物质相态互相转化和影响的过程。因此冻土边坡相对于非冻土边坡，在渗流作用的情况下，其情况更加复杂多变。水底基础热对流下过不明显，由于冻融作用使边坡表面土体孔隙增大，当降雨强度较大时，土体含水率迅速升高，土体的抗剪强度降低，导致边坡表面土体更易冲蚀，同时由于雨水的入渗，将热量带入边坡内，使边坡冻土层融化进程加快，强烈影响边坡内冻融界面附近土体的热平衡，严重降低季节冻土区边坡的稳定性。这也导致了水底基础热的对流效果不明显。
1.3施工要求不明确
水利工程如果在冬季施工，基础部分一定要采取有效的措施做好保温工作，也就是说施工一定要明确。通常我们可以用积雪对地基土进行全面覆盖，从而确保其保温的效果。在工程建设和施工的过程中对桩和冻土界面的冻结力还没有消除，也没有进行一定的控制。在工程设计的过程中，我们可以发现对桩表面特别粗糙，没有其基础性能。在冻土区进行水利工程基础施工的过程中，为了使桩头自锚的质量和效果得到了非常好的保证，这也需要我们进一步努力去完成这项工程。
2.对于季节冻土区水利工程基础设计中存在问题的解决方案
2.1采取保暖措施，防止地基土冻胀
土体冻胀和外部约束是产生冻胀力的两个充分必要条件。冻胀力是基础板下部土体冻结时，土体内部水分迁移和相变成冰体积膨胀受到基础约束时产生的一种内力。冻胀力是由于基础（包括上部荷载）的约束，在基底与地基接触面上产生的向上的作用力。地基土的冻胀是产生冻胀力的内因，建筑物基础对地基的约束程度是决定冻胀力大小的外部条件。为了防止地基土冻胀，这就需要在此基础上建立隔热层。目前非冻土区边坡渗流稳定性的研究已日臻完善，人们对非冻土区边坡滑坡破坏机理的认识也已经非常深刻，通过工程实践和科学研究，积累得到大量的科研成果，但相比于非冻土区土质边坡的研究成果，对于冻土区，特别是季节冻土区土质边坡冻融—渗流稳定性的研究仍有很多工作需要完成。
2.2增加对流效果
近年来，因季节性冻土区土质边坡冻融失稳而导致工程灾害已引起了国内外寒冷地区水利工程、公路工程、岩土工程界的关注，相继投入大量人力、财力并展开科学研究。我国在此方面的研究工作虽然起步较晚，但是我国学者积极展开研究，取得了如下研究成果：吴玮江提出影响季节冻土区边坡稳定性因素之一便是由于季节冻融作用产生的滞水促滑效应[2]。致多年冻土埋深增大，并在基底下形成不规则融化核，致使基底下土体含水率增大及土体抗剪强度降低，在夏季沉降量加大，在冬季温度降至0℃以下时冻胀量增大，导致路基不稳定。
2.3明确施工要求，加快施工进程
在工程建设和施工的过程中面我们还需要采取一定的办法对桩柱和冻土界面的冻结力进行消除或者是控制，在工程设计的过程中，由于桩柱表面太粗糙，我们可以采用在桩柱表面涂上活性剂渣油或者是在桩柱的表面架设圆套管，这样就减少了摩擦，桩管之间的间隙还要加入一定数量的工业凡士林或者是其他类型的融化油，用这种方式确保桩柱的基础性能。在冻胀土地区进行水利工程基础施工的时候，我们在冻土层上不要进行开展基础施工，这样就可以有效的防止基础产生严重的融化下沉的现象，如果在冻胀土地区进行水利工程基础施工，这样就会导致基础施工中产生拉裂的现象。尤其在冬季进行基础开挖施工的过程中必须要根据工程建设的实际要求采取有效的保温措施，同时还要在开挖当中做好回填工作。如果水利基础施工的场地处于低洼地区的时候，地下水位比较高的情况下，就应该采取科学合理的措施保证场地的排水性能，这样就可以十分有效的防止施工地点出现积水或者是雨水进入到基坑当中，这样也就使得土的冻胀性显著的提升，影响了工程建设的质量和水平。另外，在实际的工作中，我们还要采取有效的措施适当的增加桩柱上的荷载，同时还要使其保持集中的状态，这样一来也就使得结构上部的荷载处于相对较为集中的状态，此外对桩的抗冻性和稳定性也有着十分积极的意义。在水利基础施工过程中，我们要遵循上述所说的，这样才能保障冻土区水利工程技术的实施，才能达到我们预期险要的结果，才能加快施工的速度，提高工人们的积极性。
3.结语
当前我国的水利工程建设项目在不断的发展，此外水利工程的建设也在很大程度上促进了我国经济和社会的健康发展，我国的水利工程数量在逐渐的增多，但是随着这一发展，也出现了很多现实的问题。比如，很多水利工程在建设的过程中也出现在了季节性冻土地区，这就给施工造成了不必要的麻烦。在水利工程中，一些非承重或护面式结构（如铺盖板、护坦板、渠道衬砌板等），要基础埋置深度在冻层之下是不现实的。在这样的情况下，我们必须要对季节性冻土区的水利工程基础设计进行全面的控制和处理，只有这样，才能更好的保证水利工程的平稳运行，这对我国经济和社会的平稳发展也有着十分积极的意义。
参考文献：
[1]程国栋.中国冻土学研究50年成就与展望[G]//马巍，牛富俊.寒旱区工程与环境研究：程国栋院士七十华诞学术研讨会文集兰州：兰州大学出版社，2012：3
[2]孙文.多年冻土区渗流对路基热稳定性的影响分析[J].城市道桥与防洪，2012，29（2）：4