1、建筑物基礎凍害及防治措施探討摘要：若建筑物地基為凍土，當外部環境(溫度變化、荷載作用等)變化時，就會引起建筑物的凍害，即凍脹隆起或融化沉降，從而引起基礎和上部結構開裂破壞，影響結構的使用壽命及正常使用。本文對建筑物基礎凍害和防治問題作一闡述，供大家參考。 關鍵詞：地基 凍害 裂縫1前言在我國的北方廣大地區，特別是東北，土層凍結較深，如果建筑物不進行必要的防寒保溫工作，尤其是淺基礎建筑和越冬跨年而又不能采暖的工程，是很容易遭受凍害的。建筑物一旦遭受凍害后，輕者使基礎或墻體變形、裂縫。嚴重時建筑物的整體性將受到破壞，以致傾斜倒塌。建筑物凍害的預防重于處理，應堅持預防為主、防治結合的原則。凍害與土、
2、水、溫度三個要素緊密相連，是有一定規律性的。2建筑物基礎的凍害現象建筑物基礎的凍害現象有：(1)裂縫。窗口上下角出現斜裂縫，門窗口上下橫斷面出現的水平裂縫，房屋轉角處及內外墻聯結處則出現垂直裂縫。(2)傾斜。圍墻一類的建筑，一般東西方向圍墻在春季會向南傾斜。(3)在無橫墻的不采暖房屋中會發生平面整體撓曲。(4)天棚抬起。(5)門臺階、散水坡凍裂拉斷。(6)輕型構筑物在凍切力作用下逐年拔起。3 凍害原理凡是含水的松散巖石和(或)土體，當其溫度處于O或O以下時，其中水份轉變成結晶狀態(即使是一部分)且膠結了松散的固體顆粒，即為凍土。凍土的成份是較為復雜的四相體系，其基本組成是固體礦物顆粒、粘塑性的
3、冰包裹體、液相水(未凍水和強結合水)和氣態包裹體(空氣和水氣)。凍土根據在地層中天然狀態存在的時間長短可以分為多年凍土、季節性凍土、短時凍土三類。建筑物的基礎埋在不同深度的土層中，將上部結構的荷載傳至地基，一般情況下，基礎僅僅受基底反力及基側的土壓力和摩擦力作用。在凍土地區，土體凍結時基側材料與土之間由冰所膠結，一旦使基礎與凍結土體分離開會造成破壞性后果。若建筑物地基是凍脹性的土，當出現凍脹時，由于受到建筑物基礎上荷載的約束亦會產生凍脹力引起建筑物破壞。4 設計方面(1)在選擇總平面位置時，應盡可能選擇地勢高，地下水位低，地表排水良好地基土凍脹性小的建筑物場地。(2)確定合理的基礎埋置深度。基
4、礎埋置深度的確定首先要以地基土的凍脹性大小為重要決策依據，除此之外，還要考慮工程地質和水文地質條件，考慮相鄰建筑物或構筑物的基礎埋深，而且還與基礎形式和構造有關，與傳給基礎的荷載大小和性質有關。基礎埋深太淺，建筑物往往遭到凍害的嚴重后果，而埋深過深則要造成不必要的浪費。通常基礎埋深均在凍結深度以下，但這樣基礎埋深常超過正常設計要求，基礎寬度也相應增大，遇有地勢低需回填土的地區，基礎埋深及底面寬度均相應增加很多，由于需在凍土層下施工，則開工季節較晚，一般當年不能竣工，過冬需保溫，結果施工工期長、效益低、基礎造價高。為此北方地區進行了春融期間在凍土上施工基礎的研究和實踐，證明了只要掌握建筑物場地地
5、基土的凍脹，融沉特性，針對不同情況，春融期間施工時，可以在基礎下留有一定厚度的凍土層，從而減小埋深，降低基礎造價，加快建設速度。(3)加強建筑物的整體剛度，層層設圈梁。(4)選擇合理的基礎形式。(5)在基礎外側面回填中粗砂，礫石等非凍脹性材料，減少基礎外側面凍切力影響。(6)同一建筑物采用兩種不同深度基礎的交接處應設置防凍脹變形縫，這種縫應貫通整個建筑物。(7)門斗和門臺階應與主體結構斷開，散水坡分段現澆，每段不宜過長，以115米為宜。(8)離室外暖氣管溝2米之內不應建造采暖建筑，以防止建筑物受單側地基土影響而開裂。5 地基土不均勻凍脹對建筑物的破壞及防治(1)某中學教師宿舍，磚木結構平房，條
6、形基礎采用M5水泥砂漿砌毛石，深12m，在當地凍冰線以下，室內采暖，使用一年未發現質量問題。第二年該教師在東山墻外側室外地坪挖了一個深lm的土窖，致使該山墻中段毛石基礎裸露，加之土窖無采暖，地基土受凍嚴重，產生向上拱抬的凍脹力，導致墻體開裂。此例說明，不應隨便在建筑物基礎外側挖土或修建沒有采暖設施的臨時建筑。如果建筑物內因增設排水給水管道或其它需挖土穿越基礎時，施工完畢應及時用土回填基礎以免地基土不均勻凍脹，使建筑物遭受凍害。(2)某單位職工食堂，磚木結構平房，條形毛石基礎深1Om，在當地冰凍線以上。但該食堂東端為鍋灶間，大鍋臺緊靠北縱墻設置。當房屋大部分外墻地基土受凍，產生凍脹力和凍切力，對
7、該建筑物起抬起作用時，唯獨有鍋灶間的北縱墻東端地基土未受凍。因該食堂基礎未采取防凍措施，地基土經歷不均勻凍融，導致鍋灶間北縱墻嚴重開裂。因此，凡是靠外墻局部區段有高溫設備的建筑物，基礎設計不能太淺，至少應在當地冰凍線以下，或采用非凍脹性材料作較厚的基礎墊層，才能使基礎免遭受凍害。(3)某鎮衛生院有兩棟按同一圖紙施工的磚木結構平房，一棟為醫生宿舍，一棟為住院部。其基礎尺寸、埋深及用料均相同，所不同的僅是住院部在基礎上設置了一道混凝土圈梁，而醫生宿舍未設。使用兩年后宿舍的后墻兩端出現了兩條裂縫，而住院部卻沒有出現裂縫。因此對于用磚石砌筑的條形淺基礎，如能設置有足夠剛度的現澆鋼筋混凝土基礎圈梁，用以
8、調節因基礎土凍脹引起的不均勻變形，也是防止由于基礎土受凍而導致建筑物破壞的一項措施。6 防止建筑物基礎土凍害的措施(1)在凍脹性土上建房，要選擇合適的基礎型式，除采用砂石墊層、煤渣墊層和墩式基礎外，還可以選用上小下大的楔形基礎和樁基。一般建筑物地基土受凍后，對基礎產生凍脹力和凍切力。采用砂石墊層和爐渣墊層，可使凍脹力趨于零；采用上小下大的楔形基礎，可使凍切力大為減弱；在基礎外側回填20cm厚的爐渣或砂礫等非凍脹性材料，可消除凍切力。(2)新舊基礎連接處要設置防凍脹變形縫。新建基礎如需搭在舊基礎上時，要在新建部分做出懸挑體，不要與舊基礎直接搭在一起，與舊基礎之間在垂直和水平方向都要留置防凍脹變形
9、縫。(3)跨年越冬施工的工程，當基礎梁、墻梁和柱基承臺梁下有凍脹性土時，應在梁下填充砂礫、爐渣等非凍脹性的松散材料，并留5-15cm空隙，以防止因土體凍脹將基礎梁拱裂。(4)如果基礎中有懸挑構件，應在其下填充不少于30cm的砂礫、爐渣等非凍脹性材料，并須留出lOcm左右的空隙；懸挑構件的端部也要避免與室外地坪中的凍脹性土直接接觸，以防止因土的凍脹力和凍切力作用將其拱裂。(5)在季節性凍土地區采取一些設計措施，也能避免或減輕凍害。如前所述在基礎上增設圈梁，門窗過梁應盡可能采用現澆鋼筋混凝土過梁，而不宜采用磚砌平拱磁或弧形拱磁等對受凍脹力變形較敏感的構造形式。(6)為了消除凍切力對基礎側面的作用，
10、在施工條形及獨立毛石基礎時，基礎側表面要平整，不得采用滿灌槽的施工方法，不得把基礎做成上大下小、上寬下窄的型式；最好在基礎外側面回填厚度為20cm的砂礫、爐渣等非凍脹性材料。(7)采用強夯法施工處理凍脹性基礎土。由于強夯法有很大的夯擊力，使土產生很大的沖擊波及沖擊應力，使土的孔隙受到壓縮，夯實周圍土產生裂縫，土中孔隙水能順利通過裂縫排出而固結，從而改變了地基土結構，不但能大大提高地基土的承載力，還可以降低地基土的凍脹性。(8)冬季開挖基槽至設計標高后，如基底下仍有較厚的凍脹土，或地基凍土層厚相差20cm以上時，嚴禁在凍土層上砌筑基礎。必須將凍土挖除后夯填未凍的非凍脹土，或采取適當措施融化凍結凍
11、脹地基土，方能進行下道工序施工。(9)冬期進行地基施工，基槽開挖后如基礎工程施工尚需等待一段時間，為保證地基不遭受凍結，可暫不挖到設計標高深度，而應留一層土并在其上加蓋保溫材料。預留土層厚度和保溫材料厚度，則以不使地基土遭受凍結為準。(1O)房屋室內地坪下的基土、基槽和管溝不得用凍土回填，以免凍土融化后土層下沉，造成室內地坪空鼓、開裂和塌陷。7 結束語在季節性凍土地區，除了按以上幾個方面考慮，還應按照地基規范進行設計施工，在安全可靠的前提下，采用設計和施工方面的先進技術，做到技術上先進，經濟上合理，結構上安全，保證建筑物的正常使用。參考文獻：1梁志君 韓英杰建筑物基礎凍害的預防與處理低溫建筑技術2003年 1期2陳利清陳華 建筑物基礎土的凍害及防治 工程質量工程質量
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