基础m程设计I 面 而 Gr0
冻 胀 损 害 临 界 温 度 下 的 灰 土 地 基 越 冬 防 护
— — 以 某 事 故 水 池 地 基 越 冬 为 例
Overwintering Protection of Lime-Soil Foundation Under Critical Temperature of
Frost Heave Damage
．．．．．．． ．．．—— A Case Study of An Accident Pool Foundation
卢 新亮
(中国昆仑工程有限公司，北京 100037)
LU Xin-liang
(ChinaKunLunContracting&EngineeringCorporation，Beijing 100037，China)
【摘 要】回顾了灰土形成及其冻胀破坏的研究成果，提出以灰土冻胀损害研究成果为基础，参照灰土冻胀损害的临界温度对灰土
地基养护方案进行改进，并以某事故水池灰土地基越冬防护为例，证明改进方案的可行性，取得良好的经济效果。
【Abstract]Thispaperreviewstheresearchresultsoflime—soilformationanditsfrostheavingdamage．Basedontheresearchresultsofthefrost
heavedamageoflime soilandthecriticaltemperatureofthefrostheavedamageoflimesoil，theimprovementofthelime—soilfoundationcuring
scheme is presented in this paper．The feasibility ofthe improved scheme is proved by the example ofthe wintering protection ofthe ash—soil
foundationofanaccidentpoo1．Theeconomiceffectisachieved．
【关键词】灰土地基：越冬防护；事故水池
【Keywords]limesoilfoundation；winterprotection；accidentpool
【中图分类号]TU47 【文献标志码IA 【文章编号】1007．9467(2017)04．0033．02
[DOI]10．13616／j．cnki．gcjsysj．2017．04．116
1 引 言
灰土是建筑工程地基处理的常用材料。在不同项目环境
下 ，灰土表现出来的特性也有很大不同，这直接影响着灰土地
基的养护方案。以往学者主要从以下几方面对灰土l生能进行
理论和实验室层面的研究：冻融循环对灰土物理性质和强度
的影响 ，以及越冬期土壤成分及其变化的影响冬季融化过程
水热迁
在冬期施工过程中 ，《建 筑工程冬季施 工规程》(JGJ／T
104—2O1 1)仅规定了灰土地基施工应进尽决开始下一工序 ，
并没有对灰土地基如何进行越冬防护进行说明，而援引其他
部位的越冬防护设计方案又会造成经济不合理，甚至出现防
护费用超过地基本身费用。
基于此 ，本文依据相关理论研究，利用灰土形成规律 ，提
出新的灰土地基冬期防护思路 ，并以某事故水池灰土地基为
【作者简介】卢新亮(1983 )，男，河南~I]J3N人，工程师，从事管理科
学与工程研究。
例 ，验证了该设计思路。
2 项 目概况
某污水处理厂的事故水池位于山西省西北部朔州市某园
区，场地所属地貌单元为低山黄土丘陵区。根据山西省气候区
划 ，该地属晋北温带寒冷半干旱气候区，冬季风多雪少，气候
寒冷，极端最低气温一35℃，全年平均环境气温 5．8~C，最冷月 1月
份最低平均温度一14．9~C。
该事故水池为地下水池，矩形钢筋混凝土结构 ，规格为 ：
90mx20．3mx6m，池 底灰 土施 工面积 201lm2，灰 土厚 度
300mm。勘察报告显示勘察深度内均未见地下水，场地地下水
位埋藏深度大于 20m。
3 灰 土 地 基 越 冬 防 护 方 案 设 计
3．1灰土 地基 形成 与破 坏 的相 关理论
在生石灰加水熟化的过程中，石灰的固相外观体积会增大
1～2．5倍目，要完全控制石灰膨胀压力需要施加外力予以限制，灰
土形成的过程是石灰在土壤水和外部水共同作用下由氧化钙向
33
I工程建设与设计 l Constrtwtion&OesignForProj ct
氢氧化钙转化的过程，这是—个放热的过程，如反应式 1所示：
反应式 1：CaO+H20_ca(OH)2+64．9kJ
石灰在水化作用下发生化学分散，石灰粒子分散后在固体
核周围吸附一层 ca 啊铂0H构 成吸附层，这层粒子是水合的 ，
保留了一大部分水。—部分水在与 CaO结合成 Ca(OH)：的同
时，另一部分水进入扩散层，使得石灰浆体稠化并失去流动陛。
当养护完成后 ，在没有外来水源补充的情况下，灰土中的
石灰逐渐开始凝结硬化，伴随着结晶和碳化两个同时进行的
过程：
1)结晶过程：石灰浆体游离水分的蒸发，使 Ca(OH)：逐渐
结晶析出。
2)碳化过程 ：Ca(OH) 与空气中的 CO 和水反应，在析出
CaCO 晶体的同时使灰土中的水分进一步蒸发。见反应式 2：
反应式 2：Ca(OH)2+C02+nil2O CaCO3+(n+1)H20
在此过程中，灰土表面的 CaCO 形成碳化膜后，内部石灰
的碳化过程是很缓慢的。在遇到外部温度下降时，灰土中的孔
隙水一旦结冰，灰土体积将增加 9％，造成灰土体密度减少 9％
左右，实验室数据和研究结论表明：灰土中的水含量与气温的
共同作用是黄土灰土冻结的主要因素，当气温不低于一9℃时 ，
冻结历时不超过 6h时 ，黄土灰土的冻结起始含水率为 1 3％，在
冻结时间一定白勺J隋况下，冻结温度随着含水率的降低而降低。
3
冻胀损害临界温度下的灰土地基越冬防护——以某事故水池地基越冬为例（论文）.pdf
