浅谈严寒地区房屋冻害及预防

摘要：北方严寒地区冬夏温差大，受土壤冻胀和融沉影响使一些建筑物遭到不同程度的破坏，尤其在一些小村镇，由于缺少必要的建筑防冻措施，因基础处理不当造成建筑物的损害更为严重。冻胀对建筑物的破坏作用是不可低估的，但只要对冻土的基本性能有足够的了解、掌握建筑物遭受冻胀破坏的原因和规律就会找到与其相适应的设计方案和施工方法及维护措施，就能够使建筑物免受冻害。结合实际，重点阐述了严寒地区建筑冻害的原因与防治措施。
　　关键词：严寒地区；房屋冻害；原因；措施
　　北方严寒地区冬夏温差大，受土壤冻胀和融沉影响使一些建筑物遭到不同程度的破坏，尤其在一些小村镇，由于缺少必要的建筑防冻措施，因基础处理不当造成建筑物的损害更为严重。
　　一、土壤冻胀对建筑物破坏分析
　　导致建筑物被冻胀破坏的主要因素是土壤冻胀对基础产生作用力。其一是基础底面的冻胀力，包括基底受有偏心的法向冻胀力。二是基础侧面的冻切力。在上述任何一种力的作用下，超过建筑物本身允许的变形时便产生破坏。如几种力同时存在，建筑物的破坏程度会加大。现举例分析如下：
　　1、建筑物基础工程冬期施工，未采取相应的保温措施，或跨年度工程，建筑物在越冬期间，对基础没有采取保温措施，如遇到大量的水渗入基础，使基础周围的土壤形成饱和状态，在冻结时这些水分子无法转移，有的即使转移了，后面又有大量的水分子补充，直到冻胀为止。翌年春融时，这些水分子又重新转移，从而形成周期性循环。使建筑物产生不均匀的挠曲和下沉，导致房屋出现裂缝，直到破坏。
　　2、工程项目没有地质资料，设计得依估计的基础持力层作为计算依据，而有的基础是爆扩桩，在施工时对下面土壤的复杂情况不完全掌握，由冻胀及不均匀沉降而引起房屋破坏。
　　3、将建筑物在距地下水位较近或基土冻胀性较大的位置，如不采取防冻措施，建筑物很容易被冻胀破坏。
　　二、冻胀对建筑的破坏形态
　　在建筑物的冻害事故中，裂缝最为常见，从裂缝形状上看，有斜裂缝、水平裂缝和垂直裂缝三种。
　　1、斜裂缝。斜裂缝包括正八字形和倒八字形，出现裂缝的主要原因是由于沿房屋周边的地基产生不均匀冻胀和冻结深度沿房屋周边不相同造成的，角端大、中间小，因此角端的变形比中间大，由于门窗口处的刚度较弱、因此裂缝多出现在房屋两端第一个门窗洞口的上下角。而当融化时、角端的融沉较大，又出现与冻胀时相反的变形，即倒八字形裂缝。
　　2、水平裂缝。水平裂缝多出现在窗口的上下横断面上沿房屋的长度方向出现水平缝。根据建筑物采暖方式的不同，裂缝宽度有的是内大外小，也有的内小外大。对于浅基础，基底受有偏心法向冻胀力、冻深沿基底不等，冻胀力按三角形分布，则基底法向冻胀力的合力与基础轴线产生偏心矩导致产生弯距，墙体在弯矩作用下出现水平裂缝。
　　3、垂直裂缝，垂直裂缝多出现在房屋的转角及内外墙交接处，外门斗与主体结构相接部位，裂缝的主要原因是室内外温差及基础的埋深不一造成冻胀变形不均所造成，在剪力作用下，使房屋产生垂直裂缝。
　　三、防止冻胀破坏的措施
　　（一）设计单位应注意的主要事项
　　1、在设计建筑物前必须查明土质和地下水情况，要正确判定土的冻胀性大小，根据掌握，勘察的资料选定基础形式，确定建筑物防冻胀措施。
　　2、利用基础梁，圈梁和钢筋砖过梁增加建筑物的整体刚度和稳定性。同时，平面形式选择要适当，既要满足使用要求，又要力争整体和谐，尽量避免多角的平面造型，以达到建筑物自身的最佳刚度。
　　3、选择合理的基础型式，确定合理的基础埋深。除考虑强度、构造和使用要求外，还应根据地基土的冻胀大小和冻结深度，确定基础型式和埋深。
　　4、在同一建筑物中当存在取暖房和非取暖房或上部荷载不同时，应加设变形缝。应将室外门斗、台阶等主体断开，台阶应尽量采用架空和将土换为炉渣或砾砂等方法处理。
　　5、在基底持力层上做300—500mm厚的砂垫层，可以提高地基的承载力，减少对基础的冻胀力，并能加速基础的均匀沉降和稳定性。在基础梁下必须掏空，然后回填200—300mm厚的炉渣，并留有一定的空隙。如果采用桩基础带有承台帽时，承台帽下也应按上述方法施工。
　　6、基础的外侧可回填保温，渗水性好，冻胀力差的松散材料，它可以起到减少冻深，减小水平冻切力，消除冻切力的作用，另外在较光滑的基础外侧涂刷沥青，也能起到减少冻切力的效果。
　　（二）施工企业应注意的几个问题
　　1、毛石基础的砌体表面要平整，严禁水下倾灰，并不得采用满槽砌。应尽量避免冒雨施工从而造成基土浸水。对于春季开挖基础，要使基底上融化后再砌筑，以免基础不均匀下沉，造成裂缝。
　　2、临近冬季施工工程，不宜采用水撼砂，以防基础内积水冻结，造成土壤冻胀。对于跨年度工程，要严防基础受冻。当年不能交付工程，基础必须采取保温措施。
　　3、基础外侧保温层所用的材料应保持干燥，不能带水作业，以保证保温效果。基础两侧回填砾砂或炉渣对减少冻切力同样会起到较好的效果。
　　（三）使用过程中的维护
　　1、疏通并维护排水坡，防止地面水流入房屋基础，降低基土的含水率。
　　2、严防在外墙基础边挖坑沟，以免积水或造成基土侧向受冻。
　　3、定期检查和维护浅基础周围的保温材料是否遭到破坏，使地基免受冻胀。
　　地基土的冻胀对建筑物的破坏作用是不可低估的，但只要对冻土的基本性能有足够的了解、掌握建筑物遭受冻胀破坏的原因和规律就会找到与其相适应的设计方案和施工方法及维护措施，就能够使建筑物免受冻害。
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