刘晶刚
鸡西市建筑设计院
摘要:在我国的北部地区，冬天的时候是非常寒冷的，这部分地区冬季时间是非常长的，甚至部分的地区会出现多年冻土的情况，这种地质状况就非常容易产生冻害，一旦出现冻害的情况，就会对建筑地基产生非常大的考验，很多的地基都会出现冻胀的现象，这会对建筑产生非常不利的影响，严重的甚至会影响建筑的使用寿命和质量，因此针对这种现象必须采取有效的措施。本文就寒冷地区工程基础冻害原因进行分析，希望能够找到有效的防治措施，来减少冻害对工程基础设施的影响。
关键词:寒冷地区工程基础冻害原因防治措施
东北的很多地区冬季的气候都非常的寒冷，并且冬季普遍都非常的长，冻土地质分布的也非常的广泛，这种地质在发生冻融变化的时候，对建筑的使用寿命和质量有着非常不利的影响，要对这种现象进行治理的话，首先必须了解产生冻害的原因，对地基出现胀冻的特性进行分析，找到减缓和解决这种现象的对策，不仅能够让建筑的质量得到更好地保证，还能够让建筑的使用寿命得到延长，让季节性温度差对建筑造成的影响被有效地减少，让人们的生活质量得到提升。
一、冻害出现的原因
冻害会造成建筑本身的荷重静力和地基的冻胀力之间出现不平衡的现象，这种不平衡的大小决定了建筑受冻害影响的大小，如果建筑本身的荷重静力大于地基土产生的冻胀力的话，建筑的基础就不会受冻害的影响，如果建筑的荷重静力小于地基土产生的冻胀力，就会造成建筑的基础被冻胀陈胜变形，甚至严重的就会被抬起，如果建筑的荷重静力等于地基土产生的冻胀力的话，就会让建筑出现一种极限平衡的状态，建筑就不会受冻害的影响。
二、地基土含水量
在现行《建筑地基基础设计规范》中，是按照十的颗粒大小和天然含水量来划分十的冻胀程度的，由此可以看出：十的冻胀程度与颗粒大小和它的含水量有密切的关系。但是，并不是所有士受冻都发生冻胀。一般来说，地基士的冻胀程度的强弱与地基士的颗粒大小成反比，当地基土的颗粒大于一定标准时，比如中粗以上的砂石土，即使地基土受冻也不会发生冻胀现象，并且含水量无关，这是我们对大兴安岭地域上的大量建筑物进行调查分析得出的结论。
1建在地势较高的房屋，无论是平房还是楼房，不管是毛石条型基础，还是简易的毛石墩基础，因为排水通畅，冻害现象甚微，加格达奇朝阳路以北一带的建筑物的状况都证明了这一点。然而，原加格达奇铁路分局液化汽罐站门市部附近的建筑物因地势低洼、施工排水未做到位，墙体局部开裂。这与在较高地带的同类房屋的冻害甚微情况形成了强烈、鲜明的对比。
2有一些建筑物在水溪旁，并没有采取特殊的措施，由于基础土是粗颗粒的碎石土，没有冻害发生。例如：原加铁工程段木工厂在一条水溪旁建了一座单层木材加工车间，其屋高7m，跨度12m，长35m，经多年对其观察，没有发现任何冻害现象。
三、多年冻土退化，土的工程性质改变也是决定建筑物基础破坏的根本因素
大兴安岭系高纬度冻土。多年冻土自北向南由连续分布变为岛状分布，在多年冻土与非多年冻土的过渡带，形成大量岛状冻土。其面积大小不等。该冻土具有随地温变高、厚度大小、面积大小、周围覆盖物的厚度与质量等变化而改变其工程性质。在这类地基土上修建筑物以及其它自然因素导致地温升高，使多年冻土退化，土的工程性质改变，压缩性质增大，强度降低，是造成建筑物破坏的根本原因。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如：原加格达奇铁路医院前拟建一座四层住宅楼，为爆破桩基础，由于爆破施工破坏了岛状冻土表层覆盖物；爆破施工时产生热量使岛状冻十融化；爆破桩随气温升高蓄热与导热使岛状冻土融化等因素，使该建筑物基础处在岛状冻土上的部分开始沉陷。至使已建完的两层楼多处开裂，基础梁折断，最后不得不报废、拆除。另有加区东湖5号住宅楼，局部基础处在岛状冻土上。由于冻土融解至使该建筑物一单元开裂，后经处理，尚可继续使用。
由此可见，地基十的颗粒粗细和含水量大小、多年冻土退化，斗=的丁：程性质改变及地基土的冻胀力与建筑物荷重静力不平衡是冻害发生的主要原因。
四、地基土发生冻胀对建筑物基础作用力的分布及特征
地基士的冻胀程度取决于土中的含水量(粗颗粒除外)，颗粒较细的地基，只有当含水晕超过某一界限时，地基土才会出现明显的冻胀。
试验证明，当土冻结时，由于土中所含水分的体积膨胀，将对置于地基中的建筑物基础产生作用力，也称冻胀力。经研究资料表明，冻胀只在冻深的一部分范围内产生，这部分冻土厚度称为有效冻胀区，有效冻胀区的冻胀量占全部冻胀量的80％左右，在强冻胀区则占到100％，基础埋深只要超过有效冻胀区的深度就可以保证安全了。了解了这些情况，在满足现行地基基础设计规范基础埋深的前提下，我们可以把地基十对其底产生冻胀力，对基础的影响降为次要原因，而造成基础冻害的主要原因是地基土对侧面产生的法向冻胀力和地基十对基础侧面产生的冻切力，这两种力的大小与地基土与建筑物基础的接触面的大小有关。因此，除对建筑物基础产生向上的竖向作用力外，还会产生横向变形。
五、相应的预防措施
1为防止或减缓冻胀力对建筑物的危害，我们长期采用在基础回填抗冻性材料的措施。
2合理的基础选型是防止或减缓冻害的一种有效办法。
3在地势较高排水通畅、地基十含水量较低，地基土冻胀较轻的地带采用毛石条型基础。
4对于五层以上的建筑物，一般采用柱下独立基础。
5在基槽底设砂垫层，也是一种抗冻害的有效措施。
6多年岛状冻土工程地质不够稳定冻融作用极为强烈，施工时尽可能避开、或穿过岛状冻七层等必要的特殊考虑。
7基础应消除侧表面的冻切力，当冻结界面始终处在地下水位以上时，基侧应用≥20cm厚的中、粗砂或炉灰回填。
8建筑物的长高比不可过大。
9施工及使用中，基坑及基侧不得被水浸泡等等。
冻害是一项实践性、理论上都还有待进一步探讨的课题。按工程性质，获得可靠物理力学数据，在手段和方法上都有待进一步总结和提高。
总结
综上所述，冻害作为对人们生活影响非常严重的一种自然灾害，必须要对其进行重点研究，让其理论变得更加完善，还要注重对其实践性的研究。在进行冻害实践研究的过程中，一定要注意总结经验，对产生冻害的规律和机理一定要进行掌握，对现在冻害解决措施一定要进一步的给予完善，这些工作都要建立在科学的基础上，我国由于幅员辽阔的原因，造成各地之间的地理差异非常大，在进行冻害的研究时还要对当地的环境因素进行分析，相互之间进行结合才能让冻害得到更好地解决，还要注意在进行治理的过程中一定要多运用先进的技术，这样才能让治理效果得到加强。
以上是对高寒地区冻害处理的一小结，作为引玉之砖，呈现给勘测设计界的前辈和同行，以求指正。
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[4]杨晓雷. 严寒地区膨胀土路堑骨架护坡的冻害处理[J]. 商品与质量, 2016(18).
论文作者:刘晶刚
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/25
标签：冻害论文; 地基论文; 冻土论文; 基础论文; 建筑物论文; 建筑论文; 含水量论文; 《防护工程》2018年第13期论文;