寒地冻土地区基础越冬维护技术在哈尔滨道外区桦树街棚改工程的应用实践

寒地冻土地区基础越冬维护技术在哈尔滨道外区桦树街棚改工程的应用实践

梁雨（一级建造师）

中冶天工集团有限公司渤海分公司

摘要：寒地城市工程建设必须高度重视基础越冬维护。

关键词：寒地冻土、基础、越冬维护

（正文）

1、哈尔滨的寒地冻土气候概述

哈尔滨市地处中国东北平原东北部地区，黑龙江省南部，历史最低气温-41.4。C，全年结冰期190天左右。哈尔滨是寒地城市的典型代表，季节性冻土，每年十月末开始结冻，至翌年三月中旬开始融化，六月初化透，最大冻结深度2.0m。该地域气候特征对于工程建设的各个方面所产生的影响不可低估 。

冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。自然界中的冻土分为三种类型：多年冻土，季节冻土，瞬时冻土。冻结状态持续三年或三年以上的土层称为多年冻土。它又可分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土。冬季冻结，夏季完全融化的土层称为季节冻土。冬季冻结持续时间小于一个月，其余时间处于融化状态的土层称为瞬时冻土。

2、寒地冻土地区跨年工程越冬维护的必要性

在季节冻土区工程建设就必须面临两大问题：冻胀和融沉。基础越冬维护投入不足，造成地基冻胀，使基础在越冬期间产生冻害，可能为建筑物的使用寿命埋下隐患。因此，寒地冻土地区跨年施工的建设工程，必须高度重视基础越冬维护。

3、哈尔滨道外区桦树街棚改工程与本文主题相关的条件简况

桦树二期棚户区改造项目位于哈尔滨道外区，施工场地地表深约2米范围覆盖杂填土，杂填土下粉质黏土层厚度约4米，季节性冻土，最大冻结深度2.0米。建设项目总建筑面积325480平方米。地下建筑面积为55167平方米钢筋混凝土筏板厚600mm。根据地勘报告，底板下土层为粉质黏土层和细砂层。受限于建设资金，二期商业部分缓建，地下室通往二期商业交界处基坑暂不回填，敞口跨年待施工，该处越冬保温维护尤为典型重要。

4、 桦树街棚改工程地下室地基基础2019-2020年越冬保温技术应用实施

采用保温材料覆盖土壤保温防冻时，所需的保温层厚度计算：h=H/β

h------土壤的保温防冻所需的保温层厚度（mm)

H------不保温时的土壤冻结深度（mm)

β------各种材料对土壤冻结影响系数

各种材料对土壤冻结影响系数β

根据保温层厚度计算公式，保温材料对土壤冻结影响系数β和土壤的保温防冻所需的保温层厚度成反比，即系数β越大，保温材料使用量越小。查上表可知常见保温材料锯末、炉渣、膨胀珍珠岩、草帘等以膨胀珍珠岩对各类土壤冻结影响系数β最大，保温材料使用量小，质地轻，易施工，效果好。膨胀珍珠岩干密度80kg/m3-120 kg/m3 ，导热系数0.058-0.07W（m.K）、具有良好的保温效能，化学稳定性好、无毒、无味、尤为重要的是较其他保温材料防火，适宜在施工现场大面积铺设。

根据国家季节性冻土标准冻深线图，哈尔滨位于180厘米——200厘米冻深线之间。为防止本工程地下室底板受冻，选用袋装膨胀珍珠岩满铺保温，桦树二期棚改施工现场不保温时的土壤冻结深度H取值2000mm，膨胀珍珠岩对底板下粉质黏土土壤冻结影响系数β取值3.5。计算保温防冻所需的膨胀珍珠岩厚度

h（mm)=H/β=2000/3.5=571mm

综合现场操作实际情况，最终铺设厚度取整数值600mm。

地下室一层顶板上表面，错缝叠铺袋装珍珠岩两层，虚铺厚度不小于600mm。保温材料吸湿受潮后其热工性能将逐渐下降，故珍珠岩表面覆盖黑色加厚塑料布防雨防潮，塑料布表面使用袋装沙土镇压防风，沙袋间距5米*5米。膨胀珍珠岩采用编织袋包装，机械包缝，单体包装袋填料后平铺厚度不少于300mm，运输中应防水、防散漏。

地下室一层板通往二期工程尚未回填区域，自地下室底板搭设满堂脚手架，表面铺装木模板以钢钉固定。模板表面铺设10mm厚工业棉保温毯一层，边缘处搭接150mm。保温毯上方错缝叠铺袋装珍珠岩两层，虚铺厚度不小于600mm。珍珠岩表面覆盖黑色加厚塑料布防雨防潮，塑料布表面使用袋装沙土镇压防风，沙袋间距5米*5米。

施工时机：越冬保温作业窗口期较短，须结合气象记录和气象预报准确把握。提早开始，可能干扰正式工程施工进度，宜在主体正式工程冬歇停工时开始，为避免降雪干扰施工，寒潮袭击，气温骤降而造成基础受冻，迅速组织作业人员突击抢工，由各楼号人工辅助塔吊水平和垂直运输珍珠岩和钢管模板等主要材料，塔吊工作半径以外区域辅以汽车吊输送，所有保温作业至当年11月15日前结束。

楼梯洞口、电梯井口、通风井口、预留洞口、顶板后浇带等敞口处均须封闭严密，水平洞口以架管支撑，作法同通往二期工程敞口区域作法，垂直洞口处用工业棉被悬挂钉牢，棉被厚度不小于60mm。底板后浇带处由于混凝土尚未浇筑，须以重点保温防护，不得遗漏，预留钢筋裸露处平铺工业保温棉被一层后用袋装膨胀珍珠岩满铺，防止垫层下土壤冻结。若发生温度急剧下降的异常情况下，在建筑物地下室转角处分别布设工业电热风炮辅助加热，沿对角线方向送风加热。

松雪对粉质黏土冻结影响系数β值为3.0，也具有较好的保温性能，但由于降雪气象条件为不确定因素，故施工前地下室基础保温材料厚度计算时不宜参与计算。

5、膨胀珍珠岩地下室保温实测效果验算评价

-2层地下室越冬保温记录成果表

观察测温数据，地下室保温后仍为负温状态，需就数据作地基土壤防冻安全温度验算。对季节冻土而言，土层冻结深度，不但与外部温度条件有关，还与取决于土体的的热学性质，更精确的话还取决于所在场地的热学条件。本文着眼于工程保温技术应用，故采用冬期施工手册数值求解方法近似计算。

H=60（4P-P2)

H--土层冻结深度（cm）

P--随气温和冻结时间的计算系数，P=(ΣZt)/1000

Z--土层冻结时间，单位以昼夜计

t--土层冻结期间的外部空气温度

P=(31×3+31×4+28×3)/1000=0.301

H=60(4×0.301-0.3012)=66.8cm

混凝土对粉质黏土冻结影响系数β值=1.1

地基土壤防冻混凝土安全覆盖厚度h

h（mm)=H/β=668/1.1=607.27mm

据设计图纸地基土壤上构造：混凝土垫层100mm，混凝土防水保护层50mm，钢筋混凝土筏板600mm，混凝土合计750mm厚。

粉质黏土上750mm设计厚度混凝土大于最少安全覆盖厚度607.27mm。

评价结论：根据数据验算，经实践应用检验，严寒气象条件下，哈尔滨桦树街棚改工程地下室基础采用膨胀珍珠岩保温观测区域温度数据稳定，未发生地基土壤冻结。膨胀珍珠岩保温施工操作简便易行，适合大面积铺装，效果可靠良好。