冻土的破碎与挖掘冻土的破碎与挖掘冬期施工法

冻土的破碎与挖掘冬期施工法

在没有保温防冻的条件，或土已冻结时，比较经济的土方施工方法是破碎冻土，然后挖掘。一般有爆破法、机械法和人工法三种。

1.爆破法

爆破法适用于冻土层较厚，开挖面积较大的土方工程。

这个方法是以炸药放入直立爆破孔或水平爆破孔中进行爆破，冻土破碎后用挖土机挖出，或借爆破的力量向四外崩出，形成需要的沟槽。适用于冻土层较厚的土方工程。

冻土深度在2m以内时可以采用直立爆破孔，如图1(α)。

冻土深度在2m以上时可以采用水平爆破孔，如图1(b)。

图1爆破法和土层冻结深度的关系

(α)直立爆破孔；(b)水平爆破孔

H—冻土层厚度；W—最小抵抗线(由药包中心至地面的最小距离) 爆破孔断面的形状为圆形，直径为50～70mm。直立爆破孔与地面呈60°～90°夹角，深度为冻层厚度的0.6～0.85倍。爆破孔间距一般等于最小抵抗线长度的1.2倍，排距等于最小抵抗线长度的1.5倍。爆破孔可用电钻、风钻或人工打钎成型。

炸药可使用黑色炸药、硝铵炸药或TNT炸药。冬期严禁使用甘油类炸药，因为它在温度—1O℃时就会冻结，并有自爆的危险。雷管可使用电雷管或火雷管。

炸药用量由计算确定或不超过孔深的2/3，外面装以砂土。

硝铵炸药的用量可按下式计算：

Q=NB•W3 （1）

式中 Q——硝铵炸药用量(kg)；

N B——计算系数，见表1；

W——最小抵抗线(m)。

硝锻炸药计算系数N B表1

土的种类用直立爆破孔爆破时N B的约值

黏土

含小石土黑土及砂土0.8～1.0 0.6～0.8 0.4～0.6

【例】在斜坡上的冻土凿眼爆破，如图3所示，凿眼深度为1.2m，土质为粘土，问需装多少硝铵炸药?

【解】最小抵抗线为药包中心至地面的最小距离，即

查表22乱得N B=1，需装硝铵炸药的量按公式(1)为：

爆破冻土耗用硝铵炸药的量也可参考表2。

爆破100m3冻土消耗的硝铵炸药用量(kg) 表2

冻土种类

冻层厚度(m)

0.5 1.0 1.5

黏土、建筑瓦砾含小砾石的土黑土及砂土67

50

39

60

48

34

60

48

34

爆破孔应注意事项：爆破孔在装药前，应将钻孔剩余的冻土屑清除，如落入水时，应用干砂、破布或其他吸水材料，把水吸出，已经清理好的爆破孔在爆破前应用木塞塞上，木塞的上头须高出地平线10～20cm。

装炸药常识：装炸药时，开始应装入容量的一半，再装入雷管，最后填入余下的炸药，用木棍轻加压实，再放入10～15cm的干砂或细干土层，爆破孔的上部塞入融解的土。装入带筒的炸药包，可以用绳放入，不应用缓燃导火线或电气雷管线。填孔时需特别注意不要使导火线或电线受到破坏。

爆破的安全注意事项：爆破施工要离建筑物50m以外，距高压电线200m以外。爆破工作应在专业人员指挥下，由受过爆破知识和安全知识教育的人员担任，爆破之前应有技术安全措施，经主管部门批准，在现场应设立警告标志、信号、警戒哨和指挥站等防卫危险区的设施。放炮后要经过20min才可以前往检查。遇有瞎炮，严禁掏挖或在原炮眼内重装炸药，

图3 斜坡冻土凿眼爆破

应该在距离原炮眼60cm以外的地方另行打眼放炮。

2.机械法

当冻土层厚度为0.25m以内时，可用中等动力的普通挖土机挖掘，其在冬期的工作效能与夏天相差不大。.

当冻土层厚度不超过O.4m时，可用大马力的掘土机(其戽斗容积为1m3或大于1m3)开掘土体，并不需预先准备即能进行。

用拖拉机牵引的专用松土机，能够松碎不超过0.3m的冻土层。

厚度在0.6～1m的冻土，通常是用吊锤打桩机往地里打楔或用楔形锤打桩机进行机械松碎。但为了易于移动，通常用最轻的打桩机，如图4。

图4 松碎冻上的打桩机图5 松碎冻土用的铁楔子厚度在1～1.5m的冻土，可以用重锤冲击破碎冻土。锤可由铸铁制成楔形或球形，重2～3t。也可使用强夯重锤。起吊设备可用吊车、简易的两步搭或三步搭支架配以卷扬机。

有风镐设备的单位可用风铺将冻土打碎，然后用人工或机械运输，其施工较简单，工人不需要更多训练。

3.人工法

普通常用的工具有镐、铁楔子，使用铁楔子挖冻土比用其他手工工具效果为好，效率较高。施工时一人掌楔，一人或两人掌大锤，一个小组常用几个铁楔子，当一个铁楔子打下去而冻土尚未脱离时，再把第二个铁楔子在旁边的裂缝上加进去，直至冻土剥离为止。但要注意去掉模头打出的飞刺，以免飞出伤人。掌铁楔的人与掌锤的人不能脸对着脸，必须互成90·。此方法耗费劳动量较大，是一种比较落后的方法，但在场地狭窄、不适宜用大型机械的地方，尚可使用，比使用搞来挖掘要省力得多。铁楔子的尺寸如图5所示。

4.冻土的挖掘

破碎后的冻土可用机械或人工方法挖掘。与常温施工不同的是由于外界气温处于0℃以下，使未冻的土很快冻结，因此应注意下列几点：

(1）必须周密计划，组织强有力的施工力量，必要时应留出预备力量，以便进行连续不断的施工。

(2)各种管道、机械设备和炸药、油料等必须采取保温措施，防止因冻结遭受破坏或变质。

(3)对运输的道路须采取防滑措施，如撒上炉渣或砂子等，以保持正常运输和安全。

(4)土方开挖完毕，或完成了一段落，必须暂停一段时期，如在一天以内，可在未冻土上覆盖一层草垫等简单的保温材料，以防已挖完的基土冻结。如间歇时间稍长，则应在地基上留一层土暂不挖除，或覆以其他保温材料，待砌基础或埋设管道之前再将基坑(槽)或管沟底部清除干净。