建筑与发展 ・１６。 ＪｉａｎＺｈｕＹｕ ＦｏＺｈａｎ 一线写真 Ｙｉ ＸＪａｎＸＩｅ Ｚｈｅｎ 砂砾垫层在季节性冻土基础中的应用 吴婷牟航民 ０２２１５０ 内蒙古牙克石市工程建设质量监督站 内蒙古 牙克石【摘要】我省地处我国北部地区，冬季气温较低，地处严寒地区，易出现季节性冻土，它对建筑的条形基础和大面积基础产生各种作用力，迫 使建筑物基础胀裂，并使设备基础倾斜形成错位。所有有效地防止冻胀，对建筑物的危害是严寒地区设计和施工必须解决的技术问题。 【关键词】砂砾垫层季节性冻土冻胀防治 在地下水较多，冻深度超过地下水位１Ｍ以上的地区，冻胀对建筑 物产生的严重危害。为缓解冻胀对基础的破坏，我们在基础底部和水 中加设了３００——５Ｏ０Ｃｍ砂砾石垫层，在』一房、塔炉、设备及多幢公 共、民用楼房基础中应用，无未出现开裂、冻胀下沉现象。 一、冻胀对建筑物基础的危害。 在寒冷的地区，冬天气温较低，最低气温达到一５ ０℃，地表中 的自由水首先冻结成冰晶体，随着气温的继续下降，结合水的最外层 也开始冻结，使水晶体逐渐扩大，未冻结区的水分向冻结区转移，形 成冻结构水分积聚，冻土因含水基体积膨胀，体积增加９％；使地表 向上凸起开裂，它对建筑的条形基础和大面积基础产生各种作用力。 例如外侧土壤冻胀对基础产生水平推力；外侧冻土向一ｈ胀对基础产生 切向应力：底部土壤向上胀对基础底面产生法向应力等。这种破坏力 的大小与土壤中的含水量、土质、颗粒状况及土面上的作用承载力有 关。当土冻结时，地下水位距冻结深度很近，或由于土的颗粒较小， 能起到毛细作用时，地下水就源源不断地供给冻结土，使冰胀面不断 增加，形成冻结的开放体危害较大。相反，地下水距冻结深度较远， 土颗粒较大，起不到毛细作用时，冻结土无水供给，冻胀较小，形 成冻结的封闭体，破坏力小。地下水位较高地区，一般在自然需一 ０．８ｍ即可出水，土壤大多数系亚粘土，冻胀性质属于开放体，冻胀 力随土质不同而差异较大。土的冻胀力足迫使建筑物基础胀裂，并使 设备基础倾斜形成错位。 对建筑物造成破坏最大的是大地冻结后形成的龟裂裂缝，冻结的 大地使道路每隔３——６ｍ产生横向和纵向贯通开裂。水位较多地段火 地每隔ｌ０——３０ｍ的出现裂缝，纵横交错形成网状，表面裂缝最宽达 ４Ｃｍ以上。正是这种地面裂缝，使建筑物基础在该缝的对应位置受到 一定的拉胀力，致使基础断裂。随着温度的不断降低，裂缝不断加 宽和延伸，从而造成建筑物的开裂。从直观上可以发现，由于大地 龟裂而引起的这种裂缝，一般是从下向上发展，即下缝宽上缝窄。这 种裂缝很难加固修补，所以有效地防止冻胀裂缝对建筑的危害，足严 寒地区设计和施工必须解决的技术问题。 二、减缓冻胀破坏的一般措施。 对于严寒高水位地区的建筑物基础，设计中能否采用新的形式， 即能承受上部建筑物的承载力，又具有抵抗多种胀力的性能。要求基 础具有一定刚性，在垂直承载时，发挥足够的刚度；又要求基础具 有一定的弹性，在承受大地的冻胀产生的各种水平推力和反向应力 时，能发挥一定的弹性，从而减弱或消除冻胀的破坏，达到以柔克 刚的目的。 通常在蓄水池基底及池壁四周外侧填大然砂，在条形基础外侧， 房屋地梁下分填炉渣等松散材料，以此来缓解冻胀力，减轻对基础的 破坏作用。这仅在构造方面体现了冻胀的处理方法，但对基础本身没 有改进，工作量没有减少，反而增加了旌工的难度，延长了工期。 这样做虽然可以减轻一部分冻胀的影响，但难以避免冻胀造成的开 裂。 三、设置砂砾石垫层的作用。 由于换土垫层是用低压缩性材料代替部分冻胀土，故可减少冻胀 力，而且砂砾层易于．夯实，排水，有较好的密实性，它在一般正 常工作条件下，有足够的稳定性，基底设砂砾垫层，其作用是： １、 能起隔离层作用，当地下水通过地基土毛细管上升到砂砾垫 层时，因砂砾垫层孔隙较大，形成的毛细管少，就控制了地下水的 上升数量。 ２、 在基底下设置砂砾垫层，可减少冻胀地基土的厚度，从而 减轻冻胀土的冻胀力，削弱冻土的抬拱力。 ３、 基础土产生不均匀冻胀时，可通过砂砾垫层将不均匀的冻胀 力重新分配，均匀地传给建筑物基础，差轻破坏。 ４、 减小垫层天然土层的压力，通过垫层的应力扩散作用，减 少垫层下天然土层所受附加应力，因而减小了基础的沉降量。 四、砂砾石基础垫层施工。 近几年由于各种原因促使厂区的生活区地下水不断上升，使各种 基础浸泡在饱和的地下水中，在基础设计时未采取措施。例如： ２ｏｏ ２年冬季，在未投入使用的住宅楼，楼房墙身多处开裂，最大达 ３．５Ｃｍ，门窗开启困难，门前台阶冻起等现象，气温正常后仍有１Ｃｍ 错缝未恢复，工业管架砼基础倾斜不能复位，给正常使用造成难以 弥补的损失。 生活及厂区水位卜升，各种基础浸入水中，而冬季最大冻冻线 １．９ ０ｍ，住宅、『¨ 房基础埋深至冰冻线以下，原有的基础实现不 了，新建项目基础也会增加很大工程量并提高工程造价。在近几年 实践应用中，采用在各基础下增加３００——５００ｍｍ砂砾石垫层，表面 用ｃ１Ｏ砼找平，然后再按设计进行基础施工的方法，经过这样的处理 的高水位冰冻层较深的各种基础，基本上减少和消除了冻胀对基础的 危害，砂砾石垫层施工工序如下： （１） 基础处理：摹槽开挖还没有达到设计深度时，有地下水， 即采取排水措施，首先使基础周围挖深超过基底深度，每边放大 ５００ｍｍ以便于排水，切断周围地下水，使基础中间土方开挖处于干作 业，这样也不会扰动基底土层。土方全部开挖后，保证水不能浸泡 基槽。 （２） 砂砾石垫层：应选用质量好，含泥量较少的砾石，级配 为８Ｏ一１５０ｍｍ占５０％－６５％，２５—８０ｍｍ占２０％一３０％，２５ｍｍ以下占 １０％左 右。垫层厚度在５００ｍｍ以下者分两层夯填，操作时要级配合理分层夯 实，表面平整。 （３） 砼找平层：砂砾石层表面较粗糙，砂浆砌筑层流失，在 （下转第９页） 一线写真 建筑与发展 ＹｌＸｉａｎＸｉｅＺｈｅｎ ＪｉａｎＺｈｕＹｕ ＦａＺｈａｎ ・９・ （１）二次结构施工质量应符合《框架结构填充轻集料混凝土空 （４）砌筑结构旌工时应设置专门的安全管理小组，由专职安全 心砌块》８８Ｊ２－２（２００５）、《砌体工程施工质量验收规范》ＧＢ５０２０３— 员专项管理。 ２Ｏ０ ２等国家相关规范、规程的要求。 （５）施工现场应设置木材加工棚进行模板、龙骨统一加工，最 （２）操作人员应按照表ｌ 中的检验要求及偏差范围，用专用检 大限度地减少施工现场粉尘，达到绿色环保要求，美化环境。 查工具检查支模质量。 （６）注重施工过程中对废弃材料的收集与利用，减少施工污 染。 （７）模板制作、安装和拆除过程中噪声低，满足环保要求。 结束语 本文笔者根据自己工作经验与实践认为，在模板安装的工艺过程 中，构造柱、压带的施工质量不易控制。通过某项目的工程实践， 改进后构造柱采用“步步紧”锁具、压带采用门形卡快速支模的施 （３）注意项目①在涂刷模板隔离剂时，不得粘污钢筋和混凝土 工方法，在质量、工期和成本控制等方面都取得了良好的经济效益和 接槎处，不得采用妨碍装饰工程施工的隔离剂：②模板接缝处应严密， 技术效果。 缝隙不应漏浆：③浇筑混凝土前．模板内的杂物应清理干净。 参考文献： ５安全环保措施 （１）砌体高度超过地面１．２ｍ以上，必须及时搭设脚手架，不 ［１］左文学，王淑佳． 论建筑施工中模板的安装工艺及其质量 准用不稳定的工具或物体在脚于板面ｆ＿＝垫高工作。 控制［Ｊ］黑龙江科技信息， ２Ｏ０７，（０８）． （２）高空操作时，要系好安全带，安全带挂靠地点牢固。 ［２］于佳君． 小议现代建筑模板的安装技术措施［Ｊ］． 今日 （３）施工现场严禁吸烟，酒后不得Ｉ二岗作业。 科苑，２００９， （２０）． ｊ ｄ ｇ （上接第ｌ６页） 砂砾石表面浇灌ｌＯＯｍｍ厚Ｃ１０细石砼，表面用平板振动器振平，形成 （３） 砂砾石为地产材料， 需加工和修整，规格没有特别要 毛面，养护到表面１．２ＭＰａ即可进行毛石砌筑，砌筑按施工规范要求 求，不掺加其他材料，就地取材，施工简单，铺填容易，减少了 进行。 拌浆和砌筑工序，节约材料，加快了施工进度。 （４） 基础回填：施工地下水位以上时，将已施工完的基础检查 （４） 建筑物基础一般只考虑基底面传递上部压力，两侧不起任 验收后即回填到外侧作冻胀性土。在回填前排水不能停止，也不能用 何作用，（尤其是基础两侧回填松散材料时）。而砂砾石基础的垫层 冻胀性土吲填。要用非冻胀性土认真填实后方和停止排水。 原＿＿ｉ二网填后与周围土紧密结合，与大地构成一体，共同承载。因此 五、砂砾石垫层的优点： 基础底层断面可以缩小，每边放大ｌ ５—２００ｍｍ即可满足要求。 （１） 砂砾石垫层基础的埋深及厚度，虽然与现场冰冻线有关， （５） 最主要的是冬季大地冻胀收缩裂威胁基础时，大部分冻胀 但不必按常规埋入冰冻层以下，住宅楼埋深一般在一１．６０ｍ，而最大冰 力被无水泥胶结的砾石吸收，即使有一部分冻胀力传入基础底部，因 冻层的深度为一１．９０ｍ，这是因为最下层几卜厘米冻结土对基础的反力 底部垫层有许多空隙具有弹性性能，使之不能传入上部刚性基础，这 已经减弱，而且基础垫层松散空隙所消除．减少了工程量。 就发挥了其以柔克刚的特性，对减弱和消除冻胀力，防止建筑物破坏 （２） 由于松散砂砾石罱于饱和的地下水中，水位开降流动可以 有一定作用。 在石块空隙中自由进行，不会象浆砌片基那样形成隔，互相隔开，使 结束语 水流受阻和隔断，而砾石可以使基础水位保持基本一致，基础受力均 实践证明，对于高水位冰冻层较深的各种基础，在基础下增加 匀。 ３０Ｏ一５Ｏ０ｍｍ砂砾石垫层，可以减少和清除冻胀对基础的危害。
