北方地區冬季嚴寒，施工期短，經常有基坑工程需要越冬，若不採取防護措施，基坑極易遭受凍害產生安全風險。本文基於工程案例總結越冬基坑的防護措施，來看一看北方的基坑是如何安全“過冬”的？
基坑的凍害形式
冬季的低溫會導致基坑的兩種凍害形式：①支護結構鐵件的低溫脆斷；②土體的凍脹破壞。
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支護結構鐵件的低溫脆斷
基坑支護結構中的鐵件在低溫的情況下，易發生脆性斷裂。如：樁錨支護體系中的鋼樑，一般都是雙支鋼樑，雙支鋼樑間的連接鋪板在受凍後在焊接處容易崩斷；鋼筋及鋼絞線錨杆在受凍後易在錨頭鎖定處脆斷；土釘牆工程在土釘錨固處由於焊接產生集中應力容易脆斷。
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土體的凍脹破壞
土體的凍脹作用：土體在凍結過程中，土體中的水凍結後體積膨脹，形成冰層、冰透晶體、多晶體冰晶等的冰侵入體，引起土顆粒之間的相對位移，使土體產生擴脹現象。黏性土一般都有凍脹性，砂類土的凍脹性要根據工程具體情況確定。
在基坑工程中，土體的凍脹作用會對支護結構產生凍脹力，從而致使基坑工程發生破壞。
（1）基坑的支護結構發生破壞
當凍脹作用產生的凍脹力大於支護結構所能承擔的力時，支護結構會發生破壞。
（2）對基坑周圍環境產生凍害
基坑周圍有管線時，由於基坑側壁土的凍脹側向位移帶動管線，易使管線破壞；當管線為水管線或供暖管線，易使管線受凍。
面板漲裂
坑頂開裂
樁間土及坡面破壞
設計計算
越冬基坑在圍護結構設計時，支護結構的作用效果中包含溫度變化及凍脹對支護結構產生的內力和變形。
根據JGJ118《凍土地區建築地基基礎設計規範》，作用於擋土牆背的水平凍脹應力的大小應由現場試驗確定。在不能進行試驗時，其分佈按下圖選定，土中最大水平凍脹應力值應按下表規定取值。
荷載效應組合時按GB5007《建築地基基礎設計規範》的有關規定，荷載效應組合時水平凍脹力和土壓不應同時組合。
水平凍脹應力值取值表
防護措施
基坑越冬可採取以下防護措施：①排水措施；②保溫隔水；③結構措施；④應急措施。
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排水措施
水文條件是凍土產生的凍害的主要因素。從理論上講，如果能夠將地下水或者外部降水完全排除，則凍害將要大大減輕或消除，在實際工程中不可能完全消除地下水，但在基坑周圍設置完善的防排水系統可以在一定程度上減輕凍害。
排水措施主要包含兩方面內容：一是排除基坑內積水；二是降低地下水位。
（1）對於上層滯水凍脹作用應予以足夠的重視。
（2）在土體凍結前，隔斷水分補給，並排除土體中水分，可減小土體凍脹，因此越冬基坑應連續降水，或者在坑壁上設置超過凍土深度的水平排水滲管。
排水措施
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保溫隔水
（1）保溫措施
保溫措施主要是減少凍結厚度，消減凍脹量，減少鐵件的因低溫產生的脆性。
保溫措施主要包含：①人工補充熱量；②隔熱保溫材料。
目前採用較多的是隔熱保溫材料，選取時要選擇熱導率小、承載能力高、耐水性號、且廉價經濟的材料。常見的材料包括：草袋、草簾、泡沫混凝土、石棉板。
（2）隔水措施
常見的隔水措施有：①地面施加混凝土硬化覆蓋，防止地表水入滲；②地下水位較高，土中含水量較大時，採用排水與隔水相結合的措施；③冬季停工期間，基坑降水不停止。
隔熱保溫材料
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結構措施
結構措施的主要途徑是
增大圍護結構的承載力，使之滿足在凍脹力作用下的穩定強度要求，進而達到防凍害的目的。採用這種方法時，在設計過程中，應進行凍脹力作用下圍護結構穩定性驗算。對發生凍脹的基坑要進行嚴密的監測。
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應急措施
處理凍脹影響的措施首先是在預防階段，越冬基坑一旦發生嚴重的凍脹破壞，要及時採取應急措施，防止凍脹影響基坑安全。
（1）卸壓孔
在支護結構段打卸壓孔，使凍土體積膨脹不受約束。
（2）堆載反壓措施
在基坑內，凍脹影響較大區域，利用土方機械運土堆載，形成發現壓力並增大約束以減小支護結構的變形和凍脹的影響。
（3）坑外挖土卸荷措施
在基坑邊緣受凍脹影響較大的區域取土，形成橫向坑槽，達到卸荷、減小支護結構的變形、消除凍脹力的作用。
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