建筑基坑冬季施工技术要点

建筑基坑冬季施工技术要点

吕新新

山东高速德建集团有限公司

摘要：现阶段，我国的建筑工程建设有了很大进展，在家建筑工程中，基坑施工是非常重要的内容，在冬季进行基坑施工时，混凝土强度、基坑土体冻胀作用、基坑围护结构等都会对施工质量、安全带来较大的挑战。本文就建筑基坑冬季施工技术进行研究，以供参考。

关键词：冬季施工；冻胀；建筑基坑；保温

引言

心墙沥青混凝土是一种在水利工程中广泛应用的建筑材料,它具有耐久性好,抗渗性强,施工方便且具有一定的变形能力等特点。由于心墙沥青混凝土施工质量受工程所在地的气温影响较大,特别是在冬季气温较低的条件下施工一定要做好防寒保温等措施来保证心墙的施工质量。

1低温对基坑施工的危害

一般认为，当连续5d平均气温低于5℃时即进入冬季施工。冬季由于气温低，会对工程质量及施工安全造成一定的威胁。基坑冬季施工主要容易产生两种病害，一是钢支撑等在低温情况下发生脆断，二是基坑土体在低温条件下发生冻胀。基坑往往采用钢支撑、桩锚支护等铁件进行支护，在低温环境时，经常发生脆断。如双支钢梁之间如果采用焊接连接时，容易在焊接部位断裂；预应力钢筋、钢绞线等喷锚体系中容易在锚头部位发生断裂；土钉支护时容易在钉锚连接处因为存在集中应力从而出现断裂。由于土体非绝对干燥，土体在低温受冻后，土体中的水分会因此而冻结，从而导致土体之间发生一定程度的位移，最终导致土体体积膨胀。冻胀发生后，将会增加土体对支护结构的作用力，若超出支护结构的承受范围，则会对基坑造成一定程度的破坏。除此之外，若基坑周围分布有地下管线，由于土体发生冻胀，也会带动地下管线发生一定程度的位移，若位移量超过管线承受极限，则可能对管线造成破坏，若地下管线为给排水管道，则会加剧基坑土体冻胀。

2建筑基坑冬季施工技术要点

2.1原材料选择与控制

混凝土原材料的选择、控制直接关系到混凝土的实体质量。寒冷冬季应严格控制混凝土受冻临界强度，因此对原材料(特别是添加剂)的要求更加苛刻。宜在冬季气温降到0℃以前，将整个冬季所需的砂石骨料等提前运输至现场并进行妥善保管。而水泥、添加剂等则可根据特性、保质期、进度计划等合理分批提前备料。对混凝土的骨料、水泥、添加剂等原材料进行合理选择，特别是水泥、添加剂(防冻剂、早强剂等)宜根据当地经验选择适合当地气候情况的本土品种。

2.2特殊地层降水

①花岗岩风化层。这种地层在饱水时，主要有泥、砂、水，开挖后呈流塑状，由于含水量高，导致注浆特别困难，渗透系数低，降水非常困难。可以通过地下连续墙+连续墙外侧增设防渗层的施工工艺实现降水目的，降水后，地层的土体强度明显提高。②淤泥质地层。由于土体含水量较高，以弱结合水为主，常规通过重力作用直接排水效果不佳，可以通过管井直接降低地下水位，也可以采用真空降水的方式降水。如果地层为纯淤泥质土，也可以参考公路软土路基的处理方法，即采用塑料排水板在堆载预压的情况下进行真空降水的方法。③岩溶地层。岩溶地层具有水量大，降水后容易导致坍塌等特点，一般不直接降水，主要采用堵水的方式达到目的。

2.3混凝土搅拌、运输

为减少混凝土拌合、运输过程中的温度损失，拌合站宜设置在现场附近。当日均气温在0℃至－20℃时，由于水的比热容较大且加热比较容易，宜优先采取对水进行加热。当气温低于－20℃，混凝土温度损失较快时，使用热水已无法满足要求，对水进行加热的同时，可对砂子、骨料进行加热。当采用预热水及砂子后仍不能满足设计温度要求时，可采取对拌和楼临时储料仓的中石、大石和特大石加热风进行预热。通过加热水对外加剂进行预热时，要求水温以不丧失外加剂的作用为限，而水泥不得以任何形式进行加热，宜使用前1～2d运入暖棚存放，暖棚温度应维持在5℃以上。搅拌时间宜增加15～30s。搅拌后，应加强对混凝士的出仓温度、塌落度的监测，并实时进行控制、调整，确保其能够满足施工要求。

2.4混凝土施工温差控制措施有效性分析

对采取和未采取温差控制措施的混凝土温度场进行数值模拟并对比分析。将顶板顶面温度与水中温度的差值和顶板顶面温度与现场环境气温的差值进行对比，分析蓄水养护的保温效果。将墙体表面温度与双层模板内部温度的差值和墙体表面温度与环境气温的差值进行对比，分析双层模板养护的保温效果。将底板顶面温度与保温层温度的差值和底板顶面温度与环境气温的差值进行对比，分析覆盖保温材料的保温效果。

2.4混凝土养护

1)当日均气温在5℃至－5℃时，采用蓄热法或暖棚法。通常情况下，蓄热法在－15℃左右的低温环境以下时不再适用，而项目自然条件更加恶劣，因此当日均气温低于－5℃后，不再单独采用蓄热法或暖棚法。蓄热法若采用厂家定制的保温模板，价格较高、施工过程中易损坏、周转率低，因此为降低成本，可采用双层模板中间夹设隔热泡沫的方式。暖棚可利用竖向钢筋或灌浆埋管等进行支撑，暖棚高度要求能满足工人在工作面正常浇筑与振捣即可，以充分利用现场现有材料而得以减少成本。通常暖棚法需要配合暖风法以增加或保持棚内气温。2)当日均气温在－5℃至－20℃时，则配合采用暖风法。即在棚内架设暖风机，暖风机可分为纯电暖风机、柴油(汽油)暖风机或者比较原始的炭火盆。本项目所在国的石油资源丰富，柴油价格便宜，因此，为减少成本，采用柴油暖风机。暖风机数量根据仓面大小、温度进行布置，满足暖棚内的混凝土养护温度要求即可。3)当日均气温在－20℃至－40℃及以下时，采用综合蓄热法。即在上述措施基础上，几种方法组合使用，并增加电极加热法。电极加热法为电加热法的一种，即将电极插入混凝土内，电极顶通过绝缘导线连接至仓面外的变压调控器，通以低压交流电电流，混凝土仓面浇筑完成覆盖后进行通电，利用混凝土的电阻作用，将电能转变为热能，产生热量对混凝土进行加热保温。

2.5基坑稳定措施

基坑冬期施工时，基坑土体容易发生冻胀，这对基坑施工安全来说是一个非常大的挑战。因此，务必重视其影响。为确保施工质量和安全，可采取如下措施：（1）增加围护结构的承载能力。通过增加其承载力，确保基坑土体在发生冻胀作用后，基坑稳定性仍能满足要求。采用此法时，应进行冻胀作用下基坑稳定性验算，以确定通过何种途径增加围护结构的承载能力。（2）施做卸压孔。可以通过在围护结构上钻孔，使基坑土体在发生冻胀作用时不受约束或减小其约束，从而达到基坑稳定的目的。（3）堆载。在基坑内受冻胀影响比较大的部位，将开挖后的土方在此堆载，从而增大内部约束，以达到围护结构变形减小的目的，从而减小冻胀对基坑稳定性的影响。（4）坑外卸荷。在基坑外部地下水丰富或受冻胀影响严重的区域开挖卸荷，并开挖成沟槽状，减小基坑上部土体对基坑坑壁的作用力，也能达到减小外部荷载，减轻冻胀影响的作用。

结语

建筑基坑冬季施工应重点对温度进行控制，基坑开挖时，应对已开挖完成和未开挖完成的基坑分别进行控制，混凝土施工时，应对混凝土的拌制、运输、浇筑和养护等过程进行控制。在此基础上，还应重视基坑稳定性控制，从而使建筑基坑达到质量标准，施工安全可靠。

参考文献

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