寒地建筑物基础冻害的防治措施.doc

寒地建筑物基础冻害的防治措施26在我国广大的三北地区,尤其是处于最北边地区的土层冻结较深,若建筑物不采取必要的保温措施,特别是浅基础建筑和需越冬跨年而又难以采暖的工程,很容易受到冻害而出现质量隐患.建筑物一旦遭受冻害,轻者使基础或墙体开裂变形,重者使建筑物的整体性受到破坏,甚至报废,造成重大损失.对建筑物冻害的预防是极为重要和必要的,应坚持预防为主,防治结合的处理原则.冻害的发生是有一定条件的,即水,土壤,负温三个条件紧密相连,不具备负温条件是不会出现冻害的.一,冻害产生的原理当环境温度降至0或更低时,含水的土壤或松散岩石中的水分,会转变成结晶状态且胶结了松散的固体颗粒,即成冻结土.冻土的成分是较复杂的四相体系,其基本组成是固体矿物颗粒,粘塑性的冰包裹体,液相水(未冻水和冻结水)和气态包裹体(空气和水气).冻土根据其在地层中天然状态存在的时间乏短,可以分为多年冻土,季节性冻土和瞬间冻土三种.建筑物的基础埋在不同深度的土壤中,将上部结构的荷载传人地基,一般情况下基础仅受基底反技术讲座口王宗昌孙克勤力及基侧的土压力和摩擦力作用.在冻土地区土壤冻结时基侧材料与土之间被冰冻结,若使基础与冻结土体分开会造成破坏性的后果.如建筑物地基是冻胀性的土壤,当产生冻胀时,由于受到建筑物基础上部荷载的约束即会产生冻胀力引起建筑物的破坏.土体的冻结过程实际上是温度变化过程的结果(图1).从图l可见,冻胀程度与温度的关系分为三个阶段:第一阶段为土体冻胀剧烈发展阶段,其冻胀约达到总冻胀的80%左右,土壤中的起始冻结温度为一3左右;第二阶段为冻胀缓慢增长时期,土壤温度在一37,冻胀约占l5%一20%;第三阶段是相对稳定阶段,冻胀几乎不增长,其温度范围在一7一l0,继续降温时冻胀率增长幅度不大.冻土是以冰所胶结土壤颗粒为特征的结构体,恒载作用下的应力松弛,各向异性,呈现类似冰的特性,其抗压强度,抗剪强度均很低,不能承受荷载.二,基础冻害的预防了解和掌握冻胀的条件及发展规律,可以根据所处的情况采取不同的防范措施,就可以减少和避免冻害的发生.结合工程特点从实塞地建筑物基础冻客的防治措袍3枣,2需当1O土温/图1土体冻胀率与土温的关系0一粘土,t=44.8%;一粉质牯土t=37.O%;一中粗砂,t=20.7%际出发.一般采取以下几种措施预防冻害的发生.(1)掌握气候变化和降温特性,根据冻结发生与温度之间的关系,可以看出应重点加强基础在降温初期的防冻保温工作,避免建筑物基础早期受冻是防止冻害最关键的措施.(2)在基础的设计和施工中,基础上部及每个楼层,洞口上要设置封闭式现浇钢筋混凝土圈梁,用以抵抗因冻胀而产生的不均匀变形并有利于抗震;基础不能砌筑在冻土层上;基础施工时不能按基槽开挖形状满槽砌石灌浆基础,更不能将基础砌成上宽下窄的倒梯形截面.在季节性冻胀土地区不能把基础设计成垂直状,而应有台阶.(3)现浇梁,板,雨篷等构件下的立柱支撑应在进入负温前拆除;若不能拆除,要在立柱支垫下铺设非冻胀性材料,以防因冻胀使支撑上升或因移位造成上部结构受损.(4)对跨年越冬工程在入冬前须进行检查,根据所处位置及可能遭受的冻害,制定切实可行的措施,尤其是基础部位更应重视.在降温前凡是能回填土的部位必须及早回填,如不能回填时用松散材料临时覆盖或用干炉渣回填,其厚度不小于lm.(5)建筑地梁下要回填厚度不小于300mill的干燥砂或干燥炉渣等松散材料,每边宽出200mm,回填的松散材料顶面与地梁底预留50mm的空隙.悬挑构件下部及侧面,端头也要进行防冻处理.混凝土水池的四周回填厚度不小于400mm的干燥炉渣,中粗砂或其他松散材料,池顶加盖板及填土保温.(6)地沟,地坑,地下水池等构筑物,凡是未使用且需越冬的都要进行保温,采用松散材料(炉渣,干粗砂等)回填内部,外部用自然干燥土回填至不致发生冻胀损坏处.(7)对片石基础或混凝土基础两侧填300mm厚干粗砂或干燥炉渣等松散材料,掺人防冻剂的现浇混凝土构件要尽可能覆盖炉渣,对基础部位的架空构件要包两层岩棉毡保温,避免结构件直接裸露.要防止多次反复冻融破坏,尤其是未达到临界强度的结构.(8)对在冻土层中的浅基础的越冬必须采取保温措施,保温深度必须大于冻结土厚度.冻胀地区施工不能采用水撼砂基础;废砂基础用砂含泥量不能大于l0%.(9)室外地下管沟如果埋深不够,要根据需要的埋置深度在管沟盖板上覆盖炉渣,干燥粗砂等松散材料.这样既保证越冬管沟不受冻害,可正常使用,同时在气温正常后,不会因冻土下沉使管线变形损坏或堵塞.(10)在寒冷地区施工实践表明,干燥炉渣是较好的防冻保温材料,同时也是取材方便,经济适用的生活废料.当最低气温在一25以内,只要回填厚度大于60oinln干燥炉渣,即可起到防冻效果;如果室外气温在一30以内时,应在需保温部位回填厚度大于1.21m的干燥炉渣,即可起到防止冻害的作用.(11)干燥粗砂对防止冻胀有良好的缓冲作用.实践表明,在结构体底部及周围回填厚度为300400mm的干燥粗砂,可有效防止冻胀,这种作法北