越冬基坑水平冻胀的防治措施效果分析

近年来,季节性冻土区越冬基坑工程因水平冻胀引起的事故频发,但相关防冻胀措施的研究成果较少。开展了北京昌平区桩锚支护结构越冬基坑现场监测,分析了越冬基坑的土体水分迁移、支护结构受力状态、护坡桩水平位移等冻胀特性的演化规律;建立了水热力耦合模型,通过与监测数据对比,验证了模型的正确性;以温度场分布、护坡桩水平位移和支护结构水平冻胀力为指标,利用数值计算结果,对比了保温层和换填非冻胀土两种措施及设置参数对水平冻胀的抑制效果,提出了有效的防冻胀措施。研究表明:基坑土体冻结由竖向水分迁移和侧向水分迁移共同作用引起;铺设保温层对冻胀的抑制效果明显好于换填非冻胀土,且更加经济可行,容易操作,因此推荐在实际工程中使用。研究成果可为今后寒区工程的支挡结构设计施工提供理论支持。

季节性冻土区桩锚支护结构水平冻胀演化规律研究

近年来,季节性冻土区越冬基坑工程因水平冻胀引起的事故频发,但相关水平冻胀机理的研究成果较少。开展了北京市昌平区的越冬基坑现场监测,分析桩锚支护结构在不同补水和刚度条件下的地温变化、土体水分迁移、支护结构受力状态及支护结构水平位移的演化规律。研究结果表明:温度梯度引起土壤土水势变化,导致土体内部水分的竖向和侧向迁移,从而引起水平冻胀作用,诱发基坑支护桩的水平位移,增大支护结构中的锚杆拉力。此外,开放补水条件显著增强了水平冻胀作用,导致更大的冻胀力和冻胀变形,而刚度较大的支护结构对基坑的约束作用更强,能有效限制基坑水平冻胀变形。研究成果可为寒区工程支挡结构的设计和施工提供借鉴。