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1、基坑越冬防护专题研究,二、基坑冻害形式三、设计计算四、防护措施五、工程实例借鉴,二、基坑的冻害形式,二、基坑的冻害形式,1.支护结构铁件的低温脆断,基坑支护结构中的铁件在低温的情况下，易发生脆性断裂。如：桩锚支护体系中的钢梁，一般都是双支钢梁，双支钢梁间的连接铺板在受冻后在焊接处容易崩断；钢筋及钢绞线锚杆在受冻后易在锚头锁定处脆断；土钉墙工程在土钉锚固处由于焊接产生集中应力容易脆断。,二、基坑的冻害形式,2.土体的冻胀作用,土体的冻胀作用：土体在冻结过程中，土体中的水冻结后体积膨胀，形成冰层、冰透晶体、多晶体冰晶等的冰侵入体，引起土颗粒之间的相对位移，使土体产生扩胀现象。黏性土一般都有冻胀性，
2、砂类土的冻胀性要根据工程具体情况确定。在基坑工程中，土体的冻胀作用会对支护结构产生冻胀力，从而致使基坑工程发生破坏。,（1）基坑的支护结构发生破坏；当冻胀作用产生的冻胀力大于支护结构所能承担的力时，支护结构会发生破坏。（2）对基坑周围环境产生冻害；基坑周围有管线时，由于基坑侧壁土的冻胀侧向位移带动管线，易使管线破坏；当管线为水管线或供暖管线，易使管线受冻。,二、基坑的冻害形式,三、设计计算,三、设计计算,越冬基坑，在基坑围护结构设计时，支护结构的作用效果中包含温度变化及冻胀对支护结构产生的内力和变形。根据冻土地区建筑地基基础设计规范JGJ118，作用于挡土墙背的水平冻胀应力的大小应由现场试验确
3、定。在不能进行试验时，其分布按下图选定，土中最大水平冻胀应力值应按下表规定取值。荷载效应组合时按建筑地基基础设计规范GB5007的有关规定，荷载效应组合时水平冻胀力和土压不应同时组合。,四、防护措施,四、防护措施,1.排水措施2.保温隔水3.结构措施4.应急措施,四、防护措施,1.排水措施水文条件是冻土产生的冻害的主要因素。从理论上讲，如果能够将地下水或者外部降水完全排除，则冻害将要大大减轻或消除，在实际工程中不可能完全消除地下水，但在基坑周围设置完善的防排水系统可以在一定程度上减轻冻害。排水措施主要包含两方面内容：一是排除基坑内积水；二是降低地下水位。（1）对于上层滞水冻胀作用应予以足够的重
4、视；（2）在土体冻结前，隔断水分补给，并排除土体中水分，可减小土体冻胀，因此越冬基坑应连续降水，或者在坑壁上设置超过冻土深度的水平排水渗管。,四、防护措施,2.保温隔水,（1）保温措施保温措施主要是减少冻结厚度，消减冻胀量，减少铁件的因低温产生的脆性。保温措施主要包含：（1）人工补充热量；（2）隔热保温材料。目前采用较多的是隔热保温材料，选取时要选择热导率小、承载能力高、耐水性号、且廉价经济的材料。常见的材料包括：草袋、草帘、泡沫混凝土、石棉板。,（2）隔水措施常见的隔水措施有：地面施加混凝土硬化覆盖，防止地表水入渗；地下水位较高，土中含水量较大时，采用排水与隔水相结合的措施；冬季停工期间，基
5、坑降水不停止。,珍珠岩保温板,四、防护措施,3.结构措施,结构措施的主要途径是增大围护结构的承载力，使之满足在冻胀力作用下的稳定强度要求，进而达到防冻害的目的。采用这种方法时，在设计过程中，应进行冻胀力作用下围护结构稳定性验算。对发生冻胀的基坑要进行严密的监测。,处理冻胀影响的措施首先是在预防阶段，越冬基坑一旦发生严重的冻胀破坏，要及时采取应急措施，防止冻胀影响基坑安全。（1）卸压孔：在支护结构段打卸压孔，使冻土体积膨胀不受约束。（2）堆载反压措施：在基坑内，冻胀影响较大区域，利用土方机械运土堆载，形成发现压力并增大约束以减小支护结构的变形和冻胀的影响。（3）坑外挖土卸荷措施：在基坑边缘受冻胀
6、影响较大的区域取土，形成横向坑槽，达到卸荷、减小支护结构的变形、消除冻胀力的作用。,4.应急措施,五、工程实例借鉴,五、工程实例借鉴,沈阳某基坑,工程概况该工程位于沈阳市沈河区，工程的总建筑面积约40万m2，主体由3栋塔楼和5层裙房组成。主塔楼高约286 m，70层，采用钢一混凝土组合框筒结构，内设18 m X23 m的钢骨混凝土核心筒，外围采用钢管混凝土框架筒，混凝土强度为C35 C80。另外2栋塔楼为公寓楼和住宅楼，层数分别为52层和43层，采用钢筋混凝土剪力墙结构，局部设钢骨混凝土柱。该工程带3层地下室，基础采用平板筏形基础，筏板厚度为1.003。.50 m，底板埋深约20.00 m，最
7、深处为23.40 m。,工程地质条件该工程场地地形平坦，地貌单元为浑河北岸阶地。地基土在钻孔揭露深度范围内依次往下为：（1）填土、（2）轻亚黏土、（3）中砂、（4）圆砾和（5）卵石。场地地下水埋深约8.50 m，属于潜水类型，局部地段富存上层滞水，埋深约3.5 m，无不良地质现象。,五、工程实例借鉴,沈阳某基坑,基坑支护,监测方案 对桩顶水平位移进行监测。,该基坑安全等级为一级，重要性系数为1.1，采用钻孔灌注桩加锚索的支护方式。整个基坑共设计有两种桩锚支护类型:公寓楼东面和北面、住宅楼东面坑壁采用型桩锚支护，其余坑壁采型桩锚支护。,五、工程实例借鉴,沈阳某基坑,效果采取措施以后，该基坑安全越
8、冬，整个越冬期间，未发生失稳现象担分析监测结果可以看出，在冬季严寒期间(2007年12月底2008年2月初)，支护结构的水平位移有所增大，说明此期间，由于低温冻胀，桩背土压力增大。,越冬措施 该基坑从2007年7月开始施工，到年底进入冬季即将停工时，只完成了部分筏板基础的施工。此时，基坑开挖深度大，冬季停工不能迅速回填，基坑长时间处于临空状态，最严重的是基坑将面临沈阳冬季-30-40的严寒天气，桩背地基土可能产生巨大冻胀力，对基坑的安全与稳定造成重大影响基坑能否安全越冬，成为该工程所面临的一个难题。为此，建设单位邀请专家对基坑的安全越冬问题进行论证考虑到地基土的冻胀性较弱，且含水量小，最后采取以下措施:坑壁及地面覆盖草帘保温，减小土层冻结厚度;地面施加混凝土硬覆盖，防止地表水入渗；冬季停工期间，基坑降水不停止。,
