电热化冻法是将一定间距的电极打入冻土(或提前埋入暖土中),通电后,靠深土层底部的水分(深电极)或在地面浇以浓度盐水(浅电极)来导电,将电能转化为热能,使冻土融化。通常的有深电极与浅电极两种方法。现分述如下:(一)浅电极浅电极是指埋设深度小于冻土层的电极。施工时,电极可用大锤或电动打钎机打入冻土层内,电极一般用φ20~φ25钢筋制成,其长度视冻土层厚度而定。电极上端露出地面10~15cm,以便接线,电极间距应根据土质及土层含水量大小决定,一般为40~80cm。含水量大时,间距可略大,土粒较大,含水量又小,导电性能较差,故间距应小些;在同一电压下,如电极间距小,则用电量增加,化冻快。由于土的冻结系由上而下,越接近地表面,土层温度越低,反之,土层越深,土的温度越高,而冻土的电阻比水要大,特别是冰冻严重时,地表附近电阻大,电流不易通过,所以在采用浅电极时,必须在地面铺设一层5~10cm厚锯末或其它保温材料,并浇以浓度为0.2%~0.5%的食盐水,以减少电阻,使冻土融化加快。(二)深电极深电极就是把电极穿透冻土层的底层约10cm左右,即电极插进冻结层底边缘以下的暖土层,温度接近零度,冰冻现象小,而水的导电能力比冰强,故电流可迅速通过。冻土中冰体融化后,水分增多,电阻减小,电流通过区域扩大,逐步向上转移。这时,如果在表面铺上锯末,浇以食盐水,则电极上端土层也逐步向下融化,使融化速度加快。对于电极的选择,深冬时由于冰冻严重,呈坚硬冰土,这时电阻很大,电流不易通过,应选择深电极。初冬和冬末土的温度比严冬期温度高,土呈塑性冻土和松散冻土状态,与冰共存的水较多,电阻较小,电流易通过,可选择浅电极。关于电极布置,通常采用方格形或梅花形两种,间距50~80cm。电极可用φ20~φ25钢筋制成(下端尖),长度视冻土层厚度而定,用大锤或电动打钎机打入土中,上端露出地面10~15cm便于接线。为保证钢筋周边与冻土紧贴,不可先钻孔再插入钢筋,因此准备冬季施工的土方工程,最好在结冻前将钢钎打入土中,借土层冻结时冰晶体积膨胀,将钢钎挤紧,以减少向冻土中打钢钎的困难。不论浅电极或深电极,都要根据电极的布置情况和变压器条件,决定采用单相接线或三相交叉接线的方法,如图2-7。融化透不同深度的冻土层所需要的时间,大致是:当土层为砂质粘土,含水量在20%~30%时,采用380V电压融化时,对于冻深50~60cm为土层,约需12~15h,60~100cm冻土层,约需20~30h。当采用表2-3的电极间距时,对粉质粘土层,融化时间只需上述时间的1/3左右。对电压的选择,冻深超过60cm以上时,要尽量选择380V以上电压;如果采用220V较低的电压时,电极的间距应通过试验确定。电极间距参考表见表2-3。(三)电极法施工操作要点1.大量打入地下电极时,可采用打钎架人工打入或用电动打钎机打入。打钎架由7~8人操作,1人掌钎(电极),6~7人拽绳提锤打入。对于粉质粘土2m长的电极打入1.8m深,每班能打150根左右。电动打钎机由2人操作,1人掌钎,1人操纵击锤(但移动时尚需2人辅助),2m长的电极打入1.8m,每班能打120根左右。2.拔电极可利用杠杆架和卡板,卡板用钢板制作,中间钻3cm左右椭圆孔如图2-8,在拔电极时它就自动卡紧电极,利用杠杆作用原理,不费多大力气即可将电极拔出。拔出的电极,将弯的调直,以备下次再用。3.通常连接电极的导线可用4~6mm2的裸铝线(连接电极5~7根),支线为10~16mm2的绝缘包皮铝线,干线则根据各支线总负荷进行选择。4.变压器及电热线路上的总开关可设置一个或数个,总开关下设若干个分闸开关,一个分开关控制15~21根电极,每相线上接5~7根电热线(电极)。5.电极接线完毕,经检查无误后,方可送电。送电时应陆续闭合各分闸开关,以免在经验不足的情况下,一次化冻面积过大,造成超负荷状况。6.通电后,由值班电工负责,每小时测记一次各支路的电流数值,发现有异常情况时,应查找原因及时处理。7.通电过程中,不许随便停电,当不得已停电后,再行通电时应分批送电,以免在启动电流过大的情况下造成超负荷状况。8.当地表有积水时,务必先将水排出,然后再送电。(四)保证安全措施1.昼夜设值班电工(每班二人)。2.施工现场加设围栏,并设明显“有电危险”等醒目标牌,周围2m以内禁止通行。3.加设“红灯”,以示通电标志。4.高压用是设备,绝对禁止带电作业;低压用电设备,一般也不得带电作业,在操作时一定要断电。5.变压器放在地面上时,周围也必须加设围栏,门加锁,并在围栏周围挂上“止步”,“高压危险”等警示牌。6.用电线路,必须架设在临时柱或建筑物上,离地面最小高度:当使用裸线时不低于6m;使用绝缘橡皮线时不低于2.5m;经常有车辆通行的地方,不低于5m。7.大面积电热化冻土时,打钎子和化冻土必须分段、分块流水作业,合理安排施工顺序以确保施工人员的安全。8.电热区域内的一切易燃品,必须清除出去,电线不要通过易燃品。9.发生着火等意外事故时,必须首先立即切断电源,不允许在带电情况下进入现场抢救。