柴方明
中建二局第三建筑工程有限公司 北京 100070
摘要：许多大型建筑物很难在一个年度内完成，由于冬季气温低，基坑周围土体易冻胀，会对基坑稳定性和安全性造成威胁，故本文对严寒地带大型深基坑越冬维护措施简要描述，希望能为类似工程提供借鉴。
关键词： 深基坑 越冬维护 基坑监测 冻胀
1 概述
1.1 基坑越冬围护不到位的危害
当地下水位过高时，由于基坑土壤含水，冬季低温条件下土体冻胀，可能导致基坑支护变形，锚索在锁定处脆断等问题；气温回升时，土体中冰融化，可能导致周边建筑土体变软，平衡状态破坏，因此针对于冬季期间肥槽无法回填完成的基坑应采取越冬维护措施。
1.2 基坑冬季越冬维护基本原则
采用保温材料将基坑进行全封闭保温覆盖，保证肥槽及地下室内温度不低于0℃，坑内明排正常、基坑侧壁无冰挂现象。
2 基坑冬季越冬维护措施
2.1 越冬维护前概况
某大型综合楼项目位于严寒地带，基坑深度约17.3米，基坑围护采用排桩外拉锚形式，降水采用坑外设降水井，坑内明排形式，地下水稳定在-3.50m~-3.90m范围内。
冬季之初，地下室主体结构施工完成，土方未回填，温度已达零下。基坑侧壁出现冰挂，桩顶水平位移增大但处于受控状态。
2.2 基坑防冻保温措施
2.2.1 首层楼板洞口封闭保温
首层楼板洞口全覆盖，包括：楼面电梯井洞口、机电洞口、楼梯洞口、坡道口等。
对于宽度小于1.5m的洞口，上部铺设模板、1层棉被、30cm袋装珍珠岩保温；对于宽度大于1.5m的洞口，上部先用脚手管搭设龙骨，再在脚手管上部铺设模板、1层棉被、30cm袋装珍珠岩进行保温。
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模板上方先铺一层棉被，然后在棉被上覆盖30cm厚袋装珍珠岩，再在珍珠岩上方覆盖一层塑料布。
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2.4 降水、明排防冻
侧壁流出落入肥槽的地下水及时抽出，坑外降水井通过排水支管汇流至环绕基坑总管排放至市政井，外露排水管道用电伴热加热，外包橡塑海绵保温。
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根据现场测温统计，肥槽及地下室温度处于稳定受控状态，提前了解天气变化，根据天气预报提前判断是否需要启动加热升温设备。
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图20 每日各时间段平均温度折线图 图21越冬初期每日平均温度折线图
2.7 基坑数据监测
冬季低温，基坑周围土体易发生冻胀，会对基坑的稳定性和安全性造成威胁，故对基坑位移、周边建筑物沉降、锚索张拉力监测尤为重要。
2.7.1 锚索轴力监测
越冬维护期间每日监测轴力变化，轴力变化分两种情况：
情况一，地下水位以上的锚索，在冬季初期基坑未进行维护前，锚索轴力随天气温度降低而逐渐增大至设计值的105%，并趋于稳定；基坑越冬维护后，轴力逐渐变小，并恢复至设计轴力值后保持稳定。
情况二，地下水位以下的锚索，在冬季初期基坑未进行维护前，锚索轴力随天气温度降低而逐渐变大至设计值的120%，并趋于稳定；基坑越冬维护后，轴力逐渐变小，并恢复至设计轴力值后保持稳定。
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图22 地下水以上锚索轴力随温度变化曲线图 图23 地下水以下锚索轴力随温度变化曲线图
2.7.2 基坑沉降及位移监测
对支护桩顶位移、周边地面、管线变形进行监测，汇总每日变形量和总位移量变化，如超出规范要求，立即启动应急预案。
统计结果：冬季初期，基坑未进行维护，随气温降低，支护桩顶水平位移逐步增大，但均未超过预警值；基坑越冬维护后，支护桩顶水平位移逐渐变小并恢复稳定。
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原因分析：冬季初期基坑未进行越冬维护，导致侧壁水冻结，土体体积变大，冻胀压力使支护桩顶水平位移变大；越冬维护后，侧壁冰挂开始融化，土体体积变小，支护桩顶水平位移恢复正常。
2.8 效果
越冬维护初期，基坑侧壁冰挂开始融化，随着维护时间增长，侧壁冰挂完全融化。基坑支护桩水平位移，锚索轴力逐渐恢复正常，实现了预期的维护目标，基坑安全越冬。
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3 结束语
（1）大型深基坑项目冬季如不具备全部回填条件，尽量不考虑回填，因为分层或局部回填必须采用透水性较好的砾料，而砾料回填成本较高，素土回填遇侧壁水会立即冻结从而影响基坑侧壁的明排水。
（2）越冬维护期间应加强监测基坑各项数据，基坑位移、锚索轴力为基坑安全的主要参考数据，为基坑越冬重点。负温会使土体冻结，导致锚索轴力增大，支护桩端顶水平位移增大，恢复正温时，锚索轴力及支护桩端顶水平位移会恢复正常，在一定范围内由问题引起的数值变化是可逆的，当超过一定范围可能导致基坑侧壁坍塌事故。
参考文献：
[1]刘帅峰、朱宝 冬季严寒地带大型深基坑越冬维护研究[J] 建筑工程技术与设计2018（25）
[2]作者简介：柴方明，男，1988年5月出生，中建二局三公司基础设施分公司长春地铁2号线项目质量总监