冻土机械施工mechanized construction on frozen soil

在土壤冻结状态下，进行的土方工程机械施工。在北方地区冬季严寒，大地封冻时间较长，田面空闲，农活较少，人、机力便于安排，而且对于一些涝洼地暖季时机械不易进入，结冻后反而便于进入，所以为了常年施工作业，需要进行冻土施工。根据不同的土壤特性与气候条件，冻土施工需采取防冻、促冻等措施，其目的是充分利用和改善土壤冻结的各种特性，适应土方机械施工的要求，达到最佳施工效益。
防冻措施是在地面覆盖保温层，使土地与大气低温隔离，减轻冻结，改善施工条件。其方法有： ❶土壤翻松。在初冬土地开始冻结时，把土壤翻松耙平，使表土层孔隙度增加，气体增多，减少土壤导热率，降低土体冻结速度，起到保温防冻作用。
❷覆盖防冻。利用导热率很小的雪覆盖，减弱土温扩散。可用推土机，将施工地段以外的积雪，推运铺盖到全工段，增加覆雪厚度，或在施工段的迎风面一边，推雪筑起雪堤，一方面挡风，一方面可以拦雪，因为背风面风速降低而容易积雪。小面积施工地段，可覆盖树叶、草帘子、秸秆、茅草、草皮或炉渣、木屑等材料防冻。
❸烧荒。在杂草茂密的地段烧荒及留下的一层干燥草木灰，导热率很小，隔热保温性强，防冻效果好。但烧荒要报有关部门批准，按防火要求进行。
促冻措施是对土壤强度在圆锥指数4以下的松软地面，初冬施工对土壤松软地面需要降温促冻，以便利用冻结特性提高松软地面的承载力，改善机械施工作业条件。其方法有： ❶排水促冻。对小面积地表水，可在初冬采取措施排干，使地表露出，便于散热降温，加快冻结。
❷揭草皮。草皮较厚地段，可提前揭除草皮，使土体容易散热降温，加快冻结。
❸无草皮或草皮较薄地段，清除积雪，使地表裸露，加速散热，促进冻结。
冻土施工方法 有切割式、冲击式、切冲式和爆破式等多种。
切割式施工方法，适用于不含石块的土层，施工方法有三种： 一是用拖拉机牵引冻土拉刀犁，在傍晚前，切入暖土层20厘米左右（相当一昼夜的冻深），采取纵向和横向的环形运行作业，将土切成40～50厘米的方形，第二天在边端用撬杠揭起一冻块或用冻土犁开一道小沟，然后用推土机或冻土抓，勾起运冻土块。二是用拖拉机牵引冻土犁，冻土拉刀犁等，利用冻土的脆性， 将尖形犁嘴挤入土层使冻土松碎， 然后用推土机推运冻土。其特点是作业连贯、工效高，成本低。三是用拖拉机或其他动力配套的圆盘铣刀、键齿、驱动刀盘或齿链回转， 在冻土面上切割成沟缝， 将冻土切透到暖土层，切割成2×1.2米左右大小的条块，再用机具搬运。
冲击式施工方法，是用冻土劈（锤），利用机械冲击和震动的方法破碎冻土，然后用推土机推运。其特点是： 消耗功率小，适用间歇性作业，工效较低。在冻土厚度超过60厘米，气候严寒，冻土表面达到最高强度，可采用多种机械联合作业。施工方法有： ❶冻土犁和冻土劈穿插作业，每隔4～5米用冻土犁破一行冻层，破冻深度大约等于全冻层的2/3，再用冻土劈在两道冻土犁破冻线之间进行作业，这样有三个临空面，更有利于发挥冲击力和震动力的作用，提高破冻效果，增大破冻深度和宽度。
❷冻土犁和冻土锯联合作业，用冻土锯切割冻土，切割行距3～4米，再用冻土犁沿着锯缝处犁破冻层，然后用推土机推运冻土，大块的也可用钢丝绳拉运。
爆破式施工方法，是利用炸药起爆后，在介质内瞬间产生高温、高压气体，从而产生强烈的冲击波，使它周围的介质受到不同程度的破坏和震动达到开挖的目的，常用的方法有两种： ❶松动爆破，是指爆破松动土层，但没有抛掷作用，土块基本上不产生位移的爆破，对周围环境的危害性很小，比较安全。
❷定向爆破，是利用炸药的爆炸力将土抛掷到预定的位置，同时利用爆炸力压缩坑壁，使四周土层密实，渗透性减弱。爆破是一种经济、快速的施工方法，但要注意搞好爆破设计，安全施工。爆破后，要立即清渣整形、及时推运，避免暖土冻结。