冻土的破碎与挖掘
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22-6（a）。 冻土深度在2m以上时可以采用水平爆破孔，如图22-6（b）。
图22-6 爆破法和土层冻结深度的关系
（a）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-10℃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 （22-4）
式中 Q——硝铵炸药用量（kg）；
NB——计算系数，见表22-6； W——最小抵抗线（m）。
硝铵炸药计算系数NB 表22-6
土的种类 粘土 含小石土 黑土及砂土 用直立爆破孔爆破时NB的约值 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22-7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
W?1.2?cos??1.2?41?422?1.17m
查表22-6，得NB＝1，需装硝铵炸药的量按公式（22-4）为：
Q＝1×1.173＝1.6kg
爆破冻土耗用硝钱炸药的量也可参考表22-7。
爆破100m3冻土消耗的硝铵炸药用量（kg） 表22-7
冻土种类 粘土、建筑瓦砾 含小砾石的土 黑土及砂土 0.5 67 50 39 冻层厚度（m） 1.0 60 48 34 1.5 60 48 34
图22-7 斜坡冻土凿眼爆破
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，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0.4m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22-8。
图22-8 松碎冻土的打桩机
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镐将冻土打碎，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。但要注意去掉楔头打出的飞刺，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，比使用镐来挖掘要省力得多。铁楔子的尺寸如图22-9所示。
图22-9 松碎冻土用的铁楔子
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。
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