建筑物基础冻害及防治措施探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 建筑物基础冻害及防治措施探讨 摘要：若建筑物地基为冻土，当 外部环境(温度变化、荷载作用等)变化 时，就会引起建筑物的冻害，即冻胀隆 起或融化沉降，从而引起基础和上部结 构开裂破坏，影响结构的使用寿命及正 常使用。本文对建筑物基础冻害和防治 问题作一阐述，供大家参考。 中国论文网 /2/view-12911201.htm 关键词：地基 冻害 裂缝 1 前言 在我国的北方广大地区，特别是 东北，土层冻结较深，如果建筑物不进 行必要的防寒保温工作，尤其是浅基础 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 建筑和越冬跨年而又不能采暖的工程， 是很容易遭受冻害的。建筑物一旦遭受 冻害后，轻者使基础或墙体变形、裂缝。 严重时建筑物的整体性将受到破坏，以 致倾斜倒塌。建筑物冻害的预防重于处 理，应坚持预防为主、防治结合的原则。 冻害与土、水、温度三个要素紧密相连， 是有一定规律性的。 2 建筑物基础的冻害现象 建筑物基础的冻害现象有： (1)裂缝。窗口上下角出现斜裂缝， 门窗口上下横断面出现的水平裂缝，房 屋转角处及内外墙联结处则出现垂直裂 缝。 (2)倾斜。围墙一类的建筑，一般 东西方向围墙在春季会向南倾斜。 (3)在无横墙的不采暖房屋中会发 生平面整体挠曲。 (4)天棚抬起。 (5)门台阶、散水坡冻裂拉断。 (6)轻型构筑物在冻切力作用下逐 年拔起。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 3 冻害原理 凡是含水的松散岩石和(或)土体， 当其温度处于 O或 O以下时，其中 水份转变成结晶状态(即使是一部分)且 胶结了松散的固体颗粒，即为冻土。冻 土的成份是较为复杂的四相体系，其基 本组成是固体矿物颗粒、粘塑性的冰包 裹体、液相水(未冻水和强结合水)和气 态包裹体(空气和水气) 。冻土根据在地 层中天然状态存在的时间长短可以分为 多年冻土、季节性冻土、短时冻土三类。 建筑物的基础埋在不同深度的土 层中，将上部结构的荷载传至地基，一 般情况下，基础仅仅受基底反力及基侧 的土压力和摩擦力作用。在冻土地区， 土体冻结时基侧材料与土之间由冰所胶 结，一旦使基础与冻结土体分离开会造 成破坏性后果。若建筑物地基是冻胀性 的土，当出现冻胀时，由于受到建筑物 基础上荷载的约束亦会产生冻胀力引起 建筑物破坏。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 4 设计方面 (1)在选择总平面位置时，应尽可 能选择地势高，地下水位低，地表排水 良好地基土冻胀性小的建筑物场地。 (2)确定合理的基础埋置深度。基 础埋置深度的确定首先要以地基土的冻 胀性大小为重要决策依据，除此之外， 还要考虑工程地质和水文地质条件，考 虑相邻建筑物或构筑物的基础埋深，而 且还与基础形式和构造有关，与传给基 础的荷载大小和性质有关。 基础埋深太浅，建筑物往往遭到 冻害的严重后果，而埋深过深则要造成 不必要的浪费。通常基础埋深均在冻结 深度以下，但这样基础埋深常超过正常 设计要求，基础宽度也相应增大，遇有 地势低需回填土的地区，基础埋深及底 面宽度均相应增加很多，由于需在冻土 层下施工，则开工季节较晚，一般当年 不能竣工，过冬需保温，结果施工工期 长、效益低、基础造价高。为此北方地 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 区进行了春融期间在冻土上施工基础的 研究和实践，证明了只要掌握建筑物场 地地基土的冻胀，融沉特性，针对不同 情况，春融期间施工时，可以在基础下 留有一定厚度的冻土层，从而减小埋深， 降低基础造价，加快建设速度。 (3)加强建筑物的整体刚度，层层 设圈梁。 (4)选择合理的基础形式。 (5)在基础外侧面回填中粗砂，砾 石等非冻胀性材料，减少基础外侧面冻 切力影响。 (6)同一建筑物采用两种不同深度 基础的交接处应设置防冻胀变形缝，这 种缝应贯通整个建筑物。 (7)门斗和门台阶应与主体结构断 开，散水坡分段现浇，每段不宜过长， 以 115 米为宜。 (8)离室外暖气管沟 2 米之内不应 建造采暖建筑，以防止建筑物受单侧地 基土影响而开裂。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 5 地基土不均匀冻胀对建筑物的 破坏及防治 (1)某中学教师宿舍，砖木结构平 房，条形基础采用 M5 水泥砂浆砌毛石， 深 12m，在当地冻冰线以下，室内采 暖，使用一年未发现质量问题。第二年 该教师在东山墙外侧室外地坪挖了一个 深 lm 的土窖，致使该山墙中段毛石基 础裸露，加之土窖无采暖，地基土受冻 严重，产生向上拱抬的冻胀力，导致墙 体开裂。此例说明，不应随便在建筑物 基础外侧挖土或修建没有采暖设施的临 时建筑。如果建筑物内因增设排水给水 管道或其它需挖土穿越基础时，施工完 毕应及时用土回填基础以免地基土不均 匀冻胀，使建筑物遭受冻害。 (2)某单位职工食堂，砖木结构平 房，条形毛石基础深 1Om，在当地冰 冻线以上。但该食堂东端为锅灶间，大 锅台紧靠北纵墙设置。当房屋大部分外 墙地基土受冻，产生冻胀力和冻切力， 对该建筑物起抬起作用时，唯独有锅灶 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 间的北纵墙东端地基土未受冻。因该食 堂基础未采取防冻措施，地基土经历不 均匀冻融，导致锅灶间北纵墙严重开裂。 因此，凡是靠外墙局部区段有高温设备 的建筑物，基础设计不能太浅，至少应 在当地冰冻线以下，或采用非冻胀性材 料作较厚的基础垫层，才能使基础免遭 受冻害。 (3)某镇卫生院有两栋按同一图纸 施工的砖木结构平房，一栋为医生宿舍， 一栋为住院部。其基础尺寸、埋深及用 料均相同，所不同的仅是住院部在基础 上设置了一道混凝土圈梁，而医生宿舍 未设。使用两年后宿舍的后墙两端出现 了两条裂缝，而住院部却没有出现裂缝。 因此对于用砖石砌筑的条形浅基础，如 能设置有足够刚度的现浇钢筋混凝土基 础圈梁，用以调节因基础土冻胀引起的 不均匀变形，也是防止由于基础土受冻 而导致建筑物破坏的一项措施。 6 防止建筑物基础土冻害的措施 (1)在冻胀性土上建房，要选择合 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 适的基础型式，除采用砂石垫层、煤渣 垫层和墩式基础外，还可以选用上小下 大的楔形基础和桩基。一般建筑物地基 土受冻后，对基础产生冻胀力和冻切力。 采用砂石垫层和炉渣垫层，可使冻胀力 趋于零；采用上小下大的楔形基础，可 使冻切力大为减弱；在基础外侧回填 20cm 厚的炉渣或砂砾等非冻胀性材料， 可消除冻切力。 (2)新旧基础连接处要设置防冻胀 变形缝。新建基础如需搭在旧基础上时， 要在新建部分做出悬挑体，不要与旧基 础直接搭在一起，与旧基础之间在垂直 和水平方向都要留置防冻胀变形缝。 (3)跨年越冬施工的工程，当基础 梁、墙梁和柱基承台梁下有冻胀性土时， 应在梁下填充砂砾、炉渣等非冻胀性的 松散材料，并留 5-15cm 空隙，以防止 因土体冻胀将基础梁拱裂。 (4)如果基础中有悬挑构件，应在 其下填充不少于 30cm 的砂砾、炉渣等 非冻胀性材料，并须留出 lOcm 左右的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 空隙；悬挑构件的端部也要避免与室外 地坪中的冻胀性土直接接触，以防止因 土的冻胀力和冻切力作用将其拱裂。 (5)在季节性冻土地区采取一些设 计措施，也能避免或减轻冻害。如前所 述在基础上增设圈梁，门窗过梁应尽可 能采用现浇钢筋混凝土过梁，而不宜采 用砖砌平拱磁或弧形拱磁等对受冻胀力 变形较敏感的构造形式。 (6)为了消除冻切力对基础侧面的 作用，在施工条形及独立毛石基础时， 基础侧表面要平整，不得采用满灌槽的 施工方法，不得把基础做成上大下小、 上宽下窄的型式；最好在基础外侧面回 填厚度为 20cm 的砂砾、炉渣等非冻胀 性材料。 (7)采用强夯法施工处理冻胀性基 础土。由于强夯法有很大的夯击力，使 土产生很大的冲击波及冲击应力，使土 的孔隙受到压缩，夯实周围土产生裂缝， 土中孔隙水能顺利通过裂缝排出而固结， 从而改变了地基土结构，不但能大大提 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 高地基土的承载力，还可以降低地基土 的冻胀性。 (8)冬季开挖基槽至设计标高后， 如基底下仍有较厚的冻胀土，或地基冻 土层厚相差 20cm 以上时，严禁在冻土 层上砌筑基础。必须将冻土挖除后夯填 未冻的非冻胀土，或采取适当措施融化 冻结冻胀地基土，方能进行下道工序施 工。 (9)冬期进行地基施工，基槽开挖 后如基础工程施工尚需等待一段时间， 为保证地基不遭受冻结，可暂不挖到设 计标高深度，而应留一层土并在其上加 盖保温材料。预留土层厚度和保温材料 厚度，则以不使地基土遭受冻结为准。