地基土冻胀影响
由地基土冻胀引起某建筑物梁板开裂的成因分析及处理
方 便 施 工 且 经 济 实 用 的处 理 措 施 。
０ 前
言
１ 工程 概 况
在 我 国的 北 方 地 区 表 层 广 泛 分 布 着 冻 土 层 ． 为 地 地 作 基 的 冻 土 层 在 冻 结 过 程 中 ， 于 土 体 体 积 膨 胀 ， 由 产生 冻 胀 力 可 使 基 础 及 其 上 部 结 构 上 抬 ， 产生 变 形 。 在 过 去 一 些 年 里 ， 方 严 寒 地 区 因地 基 土 冻 胀 引 起 房 屋 出 现 裂 缝 现 象屡 见 北
Ｗ ａ ｇ Ａｉ ｎ ｎ ｍｌ
（ ｉｌ ￣ｅｎ ｅａｔｅｔ ｏ １ ｆ ｈ Ｃｖ ｉＥ ｒ ｇＤ ｐｒ ｎ Ｎ ． 肌 ｈｎＩｓｔｔ ｏＴ ｎ ｉ ｍ ０ｃ ｕ ｔｕ ｆ ｂ山 ｎｉｅ
Ｄｕ Ｋｕ ｌ ｎ ｉａ ｇ Ｌ
Ｃｍ ｇｈｎ １０ １） ｌｎｅｕ ３０２
ｈ ｒｓ ｔ ｈ ｕ ｌ ｉｇ ｅ ， ｏ ｙ ｆ ｓ ｈ ｖｎ ￣ ｄ ｏ ｔ ｅ ｂ ｉｄ ｎ ａ ｓ ｈ ｒ ｔ ￣ ｊ ｇ ￣ｄ ｏ — ｓｌ ｏｌ
Ｋｅ ＃ ｒ ｓ ： 口 — ￣ ｆ ｇ — ｖ ｙｖｏ ｄ ｎ ｈ ｉ ｎ 蛳 ｆ ｍ —
北ｋ ｒ Ｍ￣ ｍｅ ｔ ｅ ｄ ｉ ｒ
不鲜。近几年来 随着 国家《 冻土地 区建筑 地基基 础设计 规 范》 ＪＪＩ８ ８ 的颁 布 ． 们对基 础建 造在 冻土层 上 的结 （Ｇ １ —９ ） 人
构 设 计 及 其施 工 越 来 越 慎重 ． 而 大大 减 小 地 基 土 冻 胀 对 从 结 构 带 来 的不 利 影 响 ， 制 了 这 类 事 故 的 发 生 。 而 对 于跨 年 控 度 施 工 、 地 下 室 的 建 筑 ， 管 其 基 础 底 板 已 远 低 于地 表 冻 带 尽
基础与地下室—基础的埋置深度及影响因素(建筑构造)
影响基础埋深的素
H
影响基础埋深的因素
1、建筑物的功能和用途，有无地下室，地下设施，基础型式和构造。
基础埋深满足地下室的用途。
天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建 筑物高度的1/15；桩基础的埋置深度（不计桩长）不 宜小于建筑物高度的1/18。
影响基础埋深的因素
2、作用在地基上的荷载大小和性质。
影响基础埋深的因素
4、地基土冻胀与融陷的影响
冻结土与非冻结土的分界线称为冰冻线，冰冻线 的深度为冻结深度。各地气候不同，低温持续时间不 同，冰冻深度也不相同。
地基土冻结后对建筑物会产生不良影响，冻胀力 将基础向上拱起，解冻后，基础又下沉，天长日久， 会使建筑物产生变形甚至破坏。因此，一般要求基础 埋置在冰冻线以下200mm。
基础的埋置深度
设计基础时应综合考虑，其中工程地质条件对基础设 计方案起着决定性的作用。为了满足建筑物对地基承 载力和地基变形的要求，应当选择压缩性小、承载力 高的坚实土层作为基础的持力层，由此确定基础的埋 置深度。在实际工程中，应根据岩土工程勘察成果报 告的地质剖面图，分析各土层的深度、层厚、地基承 载力大小与压缩性高低，结合上部结构情况进行技术 与经济比较，确定最佳的基础埋深方案。
基础的埋置深度
基础的埋置深度
N
基础
室外标高
室内标高
由室外设计地面到基础底面的距离，称为 基础的埋置深度。埋深≥5m为深基础，＜5m 为 浅基础。
在满足地基稳定和变形要求的前提下，基 础宜浅埋，基础埋深愈小，基础造价愈低。
基础埋深
地基
基础若没有足够的土层包围，基底土层受到压 力后，把基础四周的土挤出，基础将产生滑移而 失稳，故同时规定基础埋深不应小于0.5m。
冻土地区桥梁桩基础特性及施工技术
冻土地区桥梁桩基础特性及施工技术冻土区桥梁桩基础施工，会给冻土引进一定的热量，这些热量在自然回冻过程中传到周围的多年冻土中，破坏冻土的稳定冻结状态。
尤其是混凝土灌注桩中的水化热会给稳定的冻土带来很大的热扰动，可能会导致冻土的冻结强度降低，致使桩的承载力严重下降，直接影响施工进度。
所以，研究大气温度、水文地质条件、入模温度、冻土本身的负温对桩自然回冻的影响及其计算模式，可以为施工计划的制定提供理论依据，有很重要的实用价值。
1、冻土地基的工程特性（1）冻胀性在自然界中，受大气温度变化的影响，土体中的水分产生相变，从而土体积膨胀或收缩，膨胀现象，称为土体的冻胀，收缩现象，称为冻土融化。
膨胀现象，是由于土体在冻结过程中，水分冻结成冰，体积膨胀而引起的。
土体的的冻胀性受土体埋深、土体含水量、土颗粒粒径、土体密度等因素影响。
冻土地基的冻胀性，是影响多年冻土区工程结构物尤其是桥梁工程稳定性的重要因素。
（2）冻胀力地基土冻结时，封闭体系中，冻土水分冻结体积扩张的内应力，开放体系中，孔隙水侵入推开土颗粒并冻结所产生的力，称为冻胀力。
冻胀力作用于基础表面，当工程结构物的重量和附加荷载不足以与之平衡时，结构物将在冻胀力的作用下产生冻胀变形，严重将引起结构物的破坏。
根据冻胀力作用于基础表面的部位和方向，可划分为切向冻胀力、水平冻胀力和法向冻胀力三种形式。
切向冻胀力，即平等作用于基础侧表面上的力，法向冻胀力指垂直作用于基础侧表面上的力，法向冻胀力指垂直作用于基础底面上的冻胀力。
切向冻胀力是作用于冻土区基础上的主要力系之一，如果设计时对此考虑不当，则会引起基础在切向冻胀力的作用下产生上拔变形，甚至破坏。
（3）融沉性冻土融化过程中，在自重压密作用下，不断产生下沉伴随着孔隙水的消散，即为冻土融沉性。
这个过程不仅是由于冻土中冰转变成水的相变时的体积减小，更重要的是在此过程中产生孔隙水的消散与排泄，土体的孔隙比减小，冻土的融沉性与冻土的粒度成分，含冰量密度及孔隙水的消散等因素密切相关。
地基土冻胀影响
小桥涵基础埋深还应考虑，冲刷深度和冰冻深度在满足地基稳定和变形要求的前提下，地基宜浅埋，当上层地基的承载力大于下层土时，宜利用上层做持力层。
除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。
高层建筑筏形和箱形基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求。
在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不一小于建筑物高度的1/18~1/20。
位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋置深度应满足抗滑要求。
基础宜埋置在地下水位以上，当必须埋置在地下水位以下时，应采取地基土在施工时不受扰动的措施。
当基础埋置在易风化的岩层上，施工时应在基坑开挖后立即铺筑垫层。
当存在相邻建筑物时，新建建筑物的基础埋置深度不宜大于原有建筑基础。
当埋置大于原有建筑基础时，两基础间应保持一定净距，其数值应根据原有建筑荷载大小、基础形式和土质情况确定。
当上述要求不能满足时，应采取分段施工，设临时加固支撑，打板桩，地下连续墙等施工措施，或加固原有建筑物基础[1]。
4相关计算编辑确定基础埋深应考虑地基的冻胀性。
地基的冻胀性类别应根据冻土层的平均冻胀率η的大小，按本规范附录G0.1查取。
季节性冻土地基的设计冻深zd应按下式计算：zd=z0·ψzs·ψzww·ψze式中 zd——设计冻深。
若当地有多年实测资料时，也可：zd=h’-△z，h’和△z分别为实测冻土层厚度和地表冻胀量；z0——标准冻深。
系采用在地表平坦、裸露、城市之外的空旷场地中不少于10年实测最大冻深的平均值。
当无实测资料时，按本规范F采用；ψzs——土的类别对冻深的影响系数ψzw——土的冻胀性对冻深的影响系数ψze——环境对冻深的影响系数注：环境影响系数一项，当城市市区人口位20~50万时，按城市近郊取值；当城市市区人口大于50万小于或等于100万时，按城市市区取值；当城市市区人口超过100万时，按城市市区取值，5km以内的郊区应按城市近郊取值。
土体冻、融循环对基础的危害及预防整治措施
(1)墙体对称型斜向开裂。 房屋墙体由墙脚至窗台有
口 口口 口 口口 口 口口 百 叮口
圈2
口 口 口 口
口口 口口 口口 泊泊
口 口 口 口
口 口 口 劝
口 口 口 口
口 口 口 口
口口 口口 口口 百口
圈3
(2)墙体非对称型斜向裂缝。 房屋墙体的斜向裂缝不对 称， 裂缝从墙角向一边逐渐升高。 说明房屋某一部分受冻或 不均匀下沉， 向一边逐渐增大(见图 4) 0 <3)墙体水平裂缝及墙体倾斜。 水平裂缝一般产生在门 窗口上、 下横断面， 当楼盖与墙缺乏连接时往往主墙面向内 或向外倾斜。裂缝宽度内大外小时， 是由于基础浅， 基底受
该俪职业学院字报 2008年第4期
J O UR NA L O F C HE NG DE VO C A T IO NA L C O L LE G E NO . 4 . 2006
土偷 即
性 . . . . 口
卢
山
(北京铁路局承德建筑段 河北 承德 067000)
摘 要:在广泛采用砖、 石基础的地区， 由于季节性土体的冻胀、 融陷， 势必对基础造成危害。 扣果设计、 使用、
1、 土体的冻胀 、 陷特性 融
均匀的， 其结果必然造成基础开裂引起墙体裂缝甚至破坏。 冻胀和融陷按季节反复发生形成冻、 融循环， 结果导致地基 土体强度降低， 压缩性增大， 土体破坏。冻胀和融陷以土的 冻胀性加以描述。土的冻胀性与土的类别、 含水t 大小和
地下水位高低有密切关系。《 建筑地基基础设计规范》 (GBJ7一89)将地基土分为不冻胀， 弱冻胀、 冻胀和强冻胀
有偏心的法向冻胀力P1 及基础侧面切向冻胀力T2 的作
用， 产生向外弯曲力矩造成(见图 5) 。裂缝宽度外大内小
冻胀
冻胀冻胀率是岩土冻结前后体积之差与之差与冻结前体积之比。
以百分数表示。
一般以土试样冻结前后的高度差(Ah)与冻结前试样高度(h)之比表示。
础梁底下留空多少应该计算，计算方法见《地基基础设计规范》5.1.9第5条，空隙为平均冻胀率X（标准冻深X环境修正系数X土类型修正系数-基础梁底标高-室内外高差），如果室内不采暖，就不减去室内外高差冻胀率是岩土冻结前后体积之差与之差与冻结前体积之比。
以百分数表示。
一般以土试样冻结前后的高度差(Ah)与冻结前试样高度(h)之比表示。
冻胀有三要素：水、负温和冻胀土。
设计时避免其中任何一个就不会发生冻胀破坏。
建筑地基基础设计规范GB50007-2004——5地基计算（一）5.1 基础埋置深度5.1.1 基础的埋置深度，应按下列条件确定：1 建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的型式和构造；2 作用在地基上的荷载大小和性质；3 工程地质和水文地质条件；4 相邻建筑物的基础埋深；5 地基土冻胀和融陷的影响。
5.1.2 在满足地基稳定和变形要求的前提下，地基宜浅埋，当上层地基的承载力大于下层土时，宜利用上层做持力层。
除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。
5.13 高层建筑筏形和箱形基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求。
在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不一小于建筑物高度的1/18~1/20。
位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋置深度应满足抗滑要求。
5.1.4 基础宜埋置在地下水位以上，当必须埋置在地下水位以下时，应采取地基土在施工时不受扰动的措施。
当基础埋置在易风化的岩层上，施工时应在基坑开挖后立即铺筑垫层。
5.1.5 当存在相邻建筑物时，新建建筑物的基础埋置深度不宜大于原有建筑基础。
当埋置大于原有建筑基础时，两基础间应保持一定净距，其数值应根据原有建筑荷载大小、基础形式和土质情况确定。
冻土对建筑物的危害及预防措施
浅析冻土对建筑物的危害及预防措施【摘要】冻土处理不当，易使地上建筑物产生变形。
为防止冻土对建筑物的危害，应做好预防冻胀措施。
【关键词】冻土危害预防我国辽宁东北部，气候寒冷，冬季多半时间处在零下20多度，冻土深度均在1.2米左右。
由于季节性气温变化，冬季地基土冻结后产生冻胀变形，夏季融化后产生融化下沉变形，易造成建筑物冻害，严重的甚至不能使用。
因此寒冷地区土壤的冻胀直接关系到建筑物的使用年限和结构安全。
如何解决季节性冻土地基与浅基础的问题，是我们在建筑设计与施工中面临的重要课题。
一、土壤冻胀的原理土壤中的自由水结冰时，薄膜水冰点较低尚未冻结。
在温度继续下降时，接近自由水的薄膜水逐渐变成了冰，使原来的冰晶体增大，而薄膜水更薄，吸引力有了剩余，因而产生了压力差，吸引着下部水份来补充。
细粒土中土粒周围有薄膜水，使土粒和土粒间不直接接触，薄膜水互相贯通，成了水份转移的良好通路。
0℃的水向更低温度土层移动，破坏了毛细水胀力与悬浮水柱的重量平衡，为了达到平衡又吸引下层水，水份逐渐上升冻结成冰，使水体积增大。
因而水份转移使土壤产生冻胀。
二.土壤冻胀的因素土壤冻胀与很多因素有关，主要因素是低温延续时间、土壤种类、土壤的秋季天然含水量及地下水位等情况。
1.冬季低温连续时间的长短对土壤的冻结深度有直接影响。
在土壤冻胀性相同的情况下，低温连续时间愈长则冻结深度就愈深，冻结深度愈深冻胀量亦愈大。
2.土壤种类是土壤冻胀的重要因素。
土壤愈细（如粘类土〉颗粒间接触面积愈大，给水份转移创造了有利条件，故呈现出的冻胀量亦较大。
3.基土的冻胀还取决于冬季冻结前的土壤天然含水量超过塑限的程度。
因为天然含水量超过塑限愈多，转移水份也愈多，因此基土冻胀就较大。
4.地下水位距基土的距离是基土冻胀时水份转移的补给条件。
冻结时地下水位距冻结基土之间的距离称为毛细管高度。
毛细管补充高度是判断土壤冻胀性的一个主要指标。
三、土壤冻胀对建筑物的危害1、冻胀力的危害作用于基础底面的冻胀力一般都大于土壤地耐力，有时竟达40-50吨/米2。
浅析冻土对建筑物的危害及预防措施
浅析冻土对建筑物的危害及预防措施冻土处理不当，易使地上建筑物产生变形。
为防止冻土对建筑物的危害，应做好预防冻胀措施。
标签：冻土危害预防我国辽宁东北部，气候寒冷，冬季多半时间处在零下20多度，冻土深度均在1.2米左右。
由于季节性气温变化，冬季地基土冻结后产生冻胀变形，夏季融化后产生融化下沉变形，易造成建筑物冻害，严重的甚至不能使用。
因此寒冷地区土壤的冻胀直接关系到建筑物的使用年限和结构安全。
如何解决季节性冻土地基与浅基础的问题，是我们在建筑设计与施工中面临的重要课题。
一、土壤冻胀的原理土壤中的自由水结冰时，薄膜水冰点较低尚未冻结。
在温度继续下降时，接近自由水的薄膜水逐渐变成了冰，使原来的冰晶体增大，而薄膜水更薄，吸引力有了剩余，因而产生了压力差，吸引着下部水份来补充。
细粒土中土粒周围有薄膜水，使土粒和土粒间不直接接触，薄膜水互相贯通，成了水份转移的良好通路。
0℃的水向更低温度土层移动，破坏了毛细水胀力与悬浮水柱的重量平衡，为了达到平衡又吸引下层水，水份逐渐上升冻结成冰，使水体积增大。
因而水份转移使土壤产生冻胀。
二.土壤冻胀的因素土壤冻胀与很多因素有关，主要因素是低温延续时间、土壤种类、土壤的秋季天然含水量及地下水位等情况。
1.冬季低温连续时间的长短对土壤的冻结深度有直接影响。
在土壤冻胀性相同的情况下，低温连续时间愈长则冻结深度就愈深，冻结深度愈深冻胀量亦愈大。
2.土壤种类是土壤冻胀的重要因素。
土壤愈细（如粘类土〉颗粒间接触面积愈大，给水份转移创造了有利条件，故呈现出的冻胀量亦较大。
3.基土的冻胀还取决于冬季冻结前的土壤天然含水量超过塑限的程度。
因为天然含水量超过塑限愈多，转移水份也愈多，因此基土冻胀就较大。
4.地下水位距基土的距离是基土冻胀时水份转移的补给条件。
冻结时地下水位距冻结基土之间的距离称为毛细管高度。
毛细管补充高度是判断土壤冻胀性的一个主要指标。
三、土壤冻胀对建筑物的危害1、冻胀力的危害作用于基础底面的冻胀力一般都大于土壤地耐力，有时竟达40-50吨/米2。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
小桥涵基础埋深还应考虑，冲刷深度和冰冻深度
在满足地基稳定和变形要求的前提下，地基宜浅埋，当上层地基的承载力大于下层土时，宜利用上层做持力层。
除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。
高层建筑筏形和箱形基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求。
在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不一小于建筑物高度的1/18~1/20。
位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋置深度应满足抗滑要求。
基础宜埋置在地下水位以上，当必须埋置在地下水位以下时，应采取地基土在施工时不受扰动的措施。
当基础埋置在易风化的岩层上，施工时应在基坑开挖后立即铺筑垫层。
当存在相邻建筑物时，新建建筑物的基础埋置深度不宜大于原有建筑基础。
当埋置大于原有建筑基础时，两基础间应保持一定净距，其数值应根据原有建筑荷载大小、基础形式和土质情况确定。
当上述要求不能满足时，应采取分段施工，设临时加固支撑，打板桩，地下连续墙等施工措施，或加固原有建筑物基础[1]。
4相关计算编辑
确定基础埋深应考虑地基的冻胀性。
地基的冻胀性类别应根据冻土层的平均冻胀率η的大小，按本规范附录G0.1查取。
季节性冻土地基的设计冻深zd应按下式计算：
zd=z0·ψzs·ψzww·ψze
式中 zd——设计冻深。
若当地有多年实测资料时，也可：zd=h’-△z，h’和△z分别为实测冻土层厚度和地表冻胀量；
z0——标准冻深。
系采用在地表平坦、裸露、城市之外的空旷场地中不少于10年实测最大冻深的平均值。
当无实测资料时，按本规范F采用；
ψzs——土的类别对冻深的影响系数
ψzw——土的冻胀性对冻深的影响系数
ψze——环境对冻深的影响系数
注：环境影响系数一项，当城市市区人口位20~50万时，按城市近郊取值；
当城市市区人口大于50万小于或等于100万时，按城市市区取值；当城市市区人口超过100万时，按城市市区取值，5km以内的郊区应按城市近郊取值。
当建筑基础底面之下允许有一定厚度的冻土层，可用下式计算基础的最小埋深：
dmin=zd-hmax
式中 hmax——基础底面下允许残留冻土层的最大厚度，按本规范附录G.0.2查取。
当有充分依据时，基底下允许残留冻土层厚度也可根据当地经验确定。
5防冻害措施编辑
在冻胀、强冻胀、特强冻胀地基上，应采用下列防冻害措施：
1 对在地下水位以上的基础，基础侧面应回填非冻胀性的中砂或粗砂，其厚
度不应小于10cm。
对在地下水位以下的基础，可采用桩基础、自锚式基础（冻土层下有扩大板或扩底短桩）或采取其他有效措施。
2 宜选择地势高、地下水位低、地表排水良好的建筑场地。
对低洼场地，宜
在建筑四周向外一倍冻深距离范围内，使室外地坪至少高出自然地面
300~500mm。
3 防止雨水、地表水、生产废水、生活污水侵入建筑地基，应设置排水设施。
在山区应设截水沟或在建筑物下设置暗沟，以排走地表水和潜水流。
4 在强冻胀性和特强冻胀性地基上，其基础结构应设置钢筋混凝土圈梁和基
础梁，并控制上部建筑的长高比，增强房屋的整体刚度。
5 当独立基础联系梁下或桩基础承台下有冻土时，应在梁或承台下留有相当
于该土层冻胀量的空隙，一防止因土的冻胀将梁或承台拱裂。
6 外门斗、室外台阶和散水坡等部位宜与主体结构断开，散水坡分段不宜超
过1.5m，坡度不宜小于3%，其不宜填入非冻胀性材料。
7 对跨年度是施工的建筑，入冻前应对地基采取相应的防护措施；按采暖设
计的建筑物，当冬季不能正常采暖，也应对地基采取保温措施。