冬期地基基础施工

子项7.1　冬期地基基础施工

冬期施工期限划分原则是根据当地多年气象资料统计，当室外日平均气温连续5d稳定低于5℃即进入冬期施工，当室外日平均气温连续5d高于5℃即解除冬期施工。凡进行冬期施工的工程项目，应编制冬期施工专项方案，对有不能适应冬期施工要求的问题应及时与设计单位研究解决。建筑工程冬期施工除应符合现行国家标准《建筑工程冬期施工规程》（JGJ／T104—2011）外，尚应符合其他国家现行有关标准的规定。

7.1.1　冬季地基基础施工的特点

冬期施工所采取的技术措施是以气温作为依据的。各分项工程冬期施工的起讫日期，在有关施工规范中均做了明确规定。冬期施工有以下几个特点：

①冬期施工是质量事故的多发期。在冬期施工中，长时间持续负低温、大的温差、强风、降雪和反复的冻融，经常造成建筑施工的质量事故。据资料分析，有2／3的工程质量事故发生在冬期，尤其是混凝土工程。

②冬期施工质量事故的发现有滞后性。冬期发生质量事故往往不易察觉，到春天解冻时一系列质量问题才暴露出来。这种事故的滞后性给处理质量事故带来很大的困难，处理不恰当将会影响建筑物的使用寿命。

③冬期施工的计划性和准备工作时间性很强。冬期施工时，常由于时间短，仓促施工，容易出现质量事故。

7.1.2　土方工程的冬期施工

土在结冻时其机械强度大大提高，使土方工程冬期施工造价增高、工效降低。寒冷地区土方工程施工一般宜在入冬前完成。若必须在冬期施工时，其施工方法应根据本地区气候、土质和冻结情况并结合施工条件进行技术经济比较后确定。施工前应周密计划，做好准备，以便做到连续施工。

1）土壤的防冻保温

土壤的防冻保温是在冬季来临时，土层未冻结之前，采取一定的措施使基础土层免遭冻结或减少冻结的一种方法。在土方冬期开挖中，土的保温防冻法是最经济的方法之一，常用的做法有翻松耙平防冻、雪覆盖防冻和保温材料防冻等。

（1）翻松耙平法

翻松耙平法是在土壤冻结之前，将预先确定的冬期土方作业地段上的表层土翻松耙平，利用松土中许多充满空气的孔隙来降低土壤的导热性，达到防冻的目的。翻耕的深度一般在25～30cm，其宽度宜为开挖时冻结深度的2倍加基槽（坑）底宽之和。

（2）雪覆盖防冻法

在初冬积雪量大的地区，可以利用雪的覆盖作为保温层来防止土的冻结。雪覆盖防冻的方法可视土方作业的特点而定。对大面积的土方工程可在地面上设篱笆或筑雪堤，其高度h为50～100cm，其间距宜为10～15m，设置时应使其长边垂直于主导风向，如图7.1所示。对面积较小的基槽（坑）土方开挖，可在土冻结前、初次降雪后在地面上挖积雪沟，沟深30～50cm，宽度为预计深度的2倍与槽（坑）底宽之和。施工时在挖好的沟内应很快用雪填满，以防止未挖土层的冻结，如图7.2所示。

图7.1　覆盖雪防冻法

图7.2　挖沟填雪防冻法

（3）保温材料覆盖法

面积较小的基槽（坑）的防冻，可直接用保温材料覆盖。常用保温材料有炉渣、锯末、膨胀珍珠岩、草袋、树叶等，再加盖一层塑料布。在已开挖的基槽（坑）中，靠近基槽（坑）壁处覆盖的保温材料需加厚，以使土壤不致受冻或冻结轻微，如图7.3所示。对未开挖的基坑，保温材料铺设宽度为2倍的土层冻结深度与基槽（坑）底宽度之和，如图7.4所示。

图7.3　已挖基坑保温法

h_FC—覆盖材料厚度；Z₀—最大冻结深度

图7.4　未挖基坑

Z₀—最大冻结深度

2）冻土的融化

由于土在冻结时的机械强度大大提高，冻土的抗压强度比抗拉强度大2～3倍，因此冬期土方施工可采取先将冻土破碎或利用热源将冻土融化，然后再挖掘。

为了有利于冻土挖掘，可利用热源将冻土融化。融化冻土的方法有循环针法、烟火烘烤法和电热法三种，后两种方法因耗用大量能源，施工费用高，使用较少，只用在面积不大的工程施工中。融化冻土的施工方法应根据工程量大小、冻结深度和现场条件综合选用。融化时应按开挖顺序分段进行，每段大小应适应当天挖土的工程量。冻土融化后，挖土工作应昼夜连续进行，以免因间歇而使地基土重新冻结。

（1）循环针法

循环针分为蒸汽循环针和热水循环针两种，如图7.5所示。

图7.5　循环针融化冻土法

蒸汽循环针法是将管壁钻有孔眼的蒸汽管插入事先钻好的冻土孔内。蒸汽管直径D一般为20～25mm，其下端应封死，冻土孔径宜为30～70mm，间距不大于1m，插入深度视土的冻结深度确定。然后通入低压蒸汽，借蒸汽的热量来融化冻土。由于蒸汽融化冻土会破坏土的结构、降低地基承载力，故此法不宜用于开挖基槽（坑）。

热水循环针法是用直径60～150mm的双层循环热水管按梅花形布置，间距不超过1.5m，管内用40～50℃的热水循环供热。

（2）烟火烘烤法

烟火烘烤法适用于面积较小、冻土不深，且燃料便宜的地区。常用锯末、谷壳和刨花等作燃料。在冻土上铺杂草、木柴等引火材料，燃烧后撒上锯末，上面压数厘米的土，让它不起火苗地燃烧（250mm厚的锯末，其热量经一夜可融化约300mm厚的冻土）。开挖时分层分段进行，烘烤时应做到有火就有人，以防引起火灾。

（3）电热法

电热法通常用直径16～25mm的下端带尖钢筋作电极，将电极钢筋打到冻土层以下150～200mm的深度，并露出地面100～150mm，做梅花形布置，其间距如表7.1所示。加热时间视冻土厚度、土的温度、电压高低等条件而定。通电加热时，可在冻土上铺100～250mm厚的锯末，用质量分数为1%～2%的氯盐溶液浸湿，以加快表层冻土的融化。电热法效果最佳，但能源消耗量大、费用高，仅在土方工程量不大时或紧急工程中采用。

表7.1　电极间距

采用此法时，必须有周密的安全措施，应由电气专业人员担任通电工作，工作地点应设置警戒区，通电时严禁人员靠近，防止触电。

3）冻土的开挖

图7.6　破冻土的铁楔子

冻土的开挖宜采用剪切法，具体的开挖方法一般有人工法、机械法和爆破法三种。

（1）人工法开挖

人工法开挖冻土适用于开挖面积较小和场地狭窄，不具备用其他方法进行土方破碎、开挖的工程。开挖时一般用大铁锤和铁楔子劈冻土（图7.6）。施工中1人掌楔，2或3人轮流打大锤，一个组常用几个铁楔，当一个铁楔打入土中而冻土尚未脱离时，再把第二个铁楔在旁边的裂缝上加进去，直至冻土剥离为止。为防止震手或误伤，铁楔宜用粗铁丝做成把手。施工时掌铁楔的人与掌锤的人不能脸对着脸，必须互成90°，同时要随时注意去掉楔头打出的飞刺，以免飞出伤人。

（2）机械法开挖

当冻土层厚度在0.5m以内时，可用推土机、铲运机或中等动力的普通挖掘机施工开挖；当冻土层厚度在0.5～1.0m时，可用大功率推土机、拖拉机牵引的专用松土机破碎冻土；当冻土层厚度在1.0～1.5m时，可采用重锤冲击破碎冻土，重锤可用铸铁制成楔形或球形，质量宜为2～3t，如图7.7所示。

最简单的施工方法是用风镐将冻土破碎，然后用人工和机械挖掘运输。

图7.7　重锤冲击破碎冻土示意图

（3）爆破法开挖

爆破法适用于冻土层较厚、面积较大的土方工程。这种方法是将炸药放入直立爆破孔中或水平爆破孔中进行爆破，冻土破碎后用挖土机挖出，或借爆破的力量向四周崩出，做成需要的沟槽。

冻土深度在2m以内时，可采用直立爆破孔，如图7.8（a）所示；冻土深度超过2m时，可采用水平爆破孔，如图7.8（b）所示。

图7.8　爆破法和土层冻结深度的关系

H—冻土层厚度；W—最小抵抗线

爆破孔断面的形状一般是圆形，直径为50～70mm，排列成梅花形，爆破孔的深度为冻土厚度的0.6～0.85倍。爆破孔的间距等于1～2倍最小抵抗线长度（药包中心至地面最短距离），排距等于1.5倍最小抵抗线长度。爆破孔可用电钻、风钻、钢钎钻打而成。

爆破冻土所用炸药有黑色炸药、硝铵炸药及TNT炸药等。工地上通常所用的硝铵炸药呈淡黄色，燃点在270℃以上，比较安全。

冻土爆破必须在专业技术人员指导下进行，严格遵守雷管、炸药的管理规定和爆破操作规程。距爆破点50m以内应无建筑物，200m以内应无高压线。当爆破现场附近有居民或有精密仪表等怕振动的设备时，应提前做好疏散及保护工作。冬期施工严禁使用任何甘油类炸药，因其在低温凝固时稍受振动即会爆炸，故十分危险。

4）冬期回填土施工

冬期回填土应尽量选用未受冻的、不冻胀的土壤进行回填施工。填土前，应清除基础上的冰雪和保温材料；填方边坡表层1m以内不得用冻土填筑；填方上层应用未冻的、不冻胀的或透水性好的土料填筑。冬期填方每层铺土厚度应比常温施工时减少20%～25%，预留沉降量应比常温施工时适当增加。用含有冻土块的土料作回填土时，冻土块粒径不得大于150mm，其含量（按体积计）不得超过30%；铺填时，冻土块应均匀分布、逐层压实。

表7.2　冬期填方高度限制

冬期施工室外平均气温在－5℃以上时，填方高度不受限制；平均气温在－5℃以下时，填方高度不宜超过表7.2的规定。用石块和不含冰块的砂土（不包括粉砂）、碎石类土填筑时，填方高度不受限制。

室外的基槽（坑）或管沟可用含有冻土块的土回填，但冻土块体积不得超过填土总体积的15%，而且冻土块的粒径应小于150mm；室内的基槽（坑）或管沟的回填土不得含有冻土块；管沟底至管顶0.5m范围内不得用含有冻土块的土回填。回填工作应连续进行，防止基土或已填土层受冻。

7.1.3　基槽（坑）冬期验槽

①冬期进行验槽时，应先了解基坑完成时间，如果基坑完成时间和验槽时间间隔较大，应怀疑基坑表层土的冻结现象。在现场检查时，应对土的状态进行鉴别判断，仔细观察土的温度、强度和土样温度升高后的强度变化等情况，如有冻结现象，可将冻结层清除，对冻结层以下的土进行检验。

②当基坑内有积雪或积冰时，对冰雪下的土的状态不好检验，可能漏掉局部软土或不均匀土的存在现象，导致验槽错误。因此，在验槽之前应对基坑内的积雪和局部积冰进行清扫，把地基土完全暴露，并注意冰下土的状态。对已覆盖保温的基坑，应分段将保温层揭开进行检查。

③基坑中的坑、枯井、洞穴等附近容易出现冻土厚度不均匀现象，即在坑、枯井、洞穴位置冻土厚度较大，基坑开挖时，大面积冻土挖净后，在坑、枯井、洞穴部位可能还有残留冻土。在验槽时，如果不引起注意，可能给工程留下隐患。因此验槽之前，应首先对场地的地下工程进行核对，对原有的土（水）坑、各种井和菜窖等人工洞穴进行专门检查，并重点检查土是否处于冻结状态、是否有局部松散或浸水软化的土层。

④对于春融期开挖的基坑，如果基底容许留有残留冻土层，为了防止残留冻土层融化后出现不均匀融沉现象，在基础施工之前应对基底的残留冻土层进行检查，对其融沉性进行评价，必要时对土的融沉性进行试验，确认冻土层厚度均匀、冻土实际状态与勘察资料一致后，再进行基础施工。

⑤在验槽时，如果发现局部基坑表面已冻结，应对土的结构和冰晶结构进行观察，对土的冻胀性和融化后的强度进行判断，发现软土和冻胀性较强的土受冻后，必须清除干净，然后再进行基础施工。

图7.9　基底法向冻胀力示意图

⑥在基础施工前，应认真检查基坑开挖深度是否达到设计要求，如果基础埋深小于基础周围地基土的冻结深度，当基底土作用于基础底面的法向冻胀力大于基础上部荷载时，基础将在基底土的法向冻胀力作用下发生位移（图7.9）。当基底土的冻结深度、冻胀性、上部荷载分布等出现不均匀现象时，基础将在不均匀冻胀作用下出现破坏现象。

7.1.4　地基处理冬期施工

1）灰土与砂石地基

①冬期应避免大面积砂石换填施工，如果必须进行施工，应控制施工速度，保证每层砂石不出现冻结现象，可对填完的砂石层采取保温措施，或保证已出现冻结的砂石层表面不出现扰动现象。

②当基坑底排水条件不好或基坑处于斜坡上方向时，应尽量在夏季进行水撼法换填施工，使浸入相邻建筑地基的水有足够的时间渗入地基深层，避免相邻建筑发生冻害。

③在严冬季节应避免采用水撼法进行换填施工，可采用压密法或夯实法进行施工。如果必须采用水撼法施工，应控制砂石料填入基坑时的温度和水的温度，必要时通过现场简易试验或热工计算确认不会出现冻结现象后方可施工。

④在冬期进行大量基坑水撼法换填砂石施工时，可能出现单个基坑施工不连续的现象，如果基坑数量较多，应控制同时施工的基坑数量，保证每个基坑在下一层施工结束后，马上进行上一层的回填，避免冻结现象发生。

⑤在第一层灰土回填前，应对基坑进行清理，将基坑底部堆积的冰雪、局部软土、浮土、冻土清理干净。施工期间出现降雪天气时，应对已经施工的地面进行覆盖保护，如果没有采取覆盖措施，应将表层积雪清除干净后方可继续施工。

⑥灰土换填冬期施工时，为了保证施工质量，遇到大风天气或降雪天气应停工，并对现场堆积的材料和没有施工完的基坑进行覆盖保温，防止冰雪混入材料中，同时防止已填完的灰土层冻结。

⑦分层施工的灰土层应随铺随压，当天能压多少就铺多少。当气温较低或压实机械出现故障时，土层铺完后如果不能及时碾压，应将新铺的土层覆盖保温，当重新施工时，机械压到哪里，覆盖层揭到哪里。如果发现未压实的土已经冻结，应将其挖掉重新铺筑压实。

⑧冬期施工灰土换填工程，尤其要重视质量检验工作。应设置专人现场跟踪检验，压实一块检验一块，发现不合格部位立即返工。对于工程量较大或较重要工程，可在现场设置简易试验室，其含水量试验可采用快速水分测定方法进行现场试验，既能保证检验工作的及时、可靠，又可防止因等待检验结果使填土层表层冻结。

⑨不论是压实机械还是夯实机具，当其表面出现黏结现象时，应及时采取措施进行清理，必要时在土层表面撒一层薄砂，从而防止填料与压实设备冻结或黏结。

在寒冷地区，为了保证工程质量，应尽量避免在严冬季节施工。当必须进行施工时，对于大面积换填工程，可选用大能量压实（夯实）机械，加大每层土的填筑厚度，如采用重锤夯实法，每层处理厚度可达到1m；采用强夯法，每层处理厚度可以更大。此时，即使填土表层有冻结现象，也可以在本层夯实工作完成后，再将表层冻结料清除掉，然后再进行下一层土的回填夯实施工。

2）强夯法

（1）适用条件

①强夯法冬期施工适用于各种条件的碎石土、砂土、粉土、黏性土、湿陷性土、人工填土等。

②当建筑场地地下水位距地表面在2m以下时，可直接施夯。当地下水位较高不利施工或表层为饱和黏土时，可在地表铺填0.5～2m的中（粗）砂、片石；也可以根据地区情况，回填含水量较低的黏性土、建筑垃圾、工业废料等后再进行施夯。

③当日平均气温低于－10℃，大雪天或冻土厚度大于1.0m时，不宜进行强夯施工。

（2）强夯法冬期施工的施工期

冬季气温在0℃以下，土壤开始冻结到第二年春季冻土全部融化（季节冻土层）为止的整个冻结期称为强夯法冬期施工期。

由于强夯法冬期施工的施工期长，尤其是严寒地区，包括冬季、春季和夏初季节，气候差异很大，地基土处在反复冻融状态，不但其厚度不同，强度也不相同，直接影响强夯施工工艺和参数。因此，按照气候条件、基土状态，将冬期施工分为三个阶段（或三期）。

①初冬期：日平均气温不低于－10℃、冻土厚度不大于1m的月份划为初冬期。

②严冬期：日平均气温低于－10℃到日最高气温达0℃，同时冻土厚度大于1m的月份划为严冬期。

③春融期：日最高气温在0℃以上至冻土全部融化之前的月份称为春融期。

（3）强夯法冬期施工特点

①强夯法冬期施工包括地基土从冻结到全部融化的全过程，这一过程中地基土处于多层状态。如冬期表层为冻结土，下层为暖土；春融期表层为融土，中间层为冻结土，下层为暖土。地基处于多层状态的情况下进行施工，这是冬期强夯施工的主要特点。在冬期强夯时，应根据各地气候条件，土壤冻结、融化厚度，不同的施工期（阶段），制订相应的施工方案和工艺组织施工。

②强夯法冬期施工实际上就是在冻土地基上进行强夯法施工。因此，首先要根据施工时的气候、地基的土质、冻胀类别、冻层厚度及地基处理要求，决定对冻土层的处理原则。在冻土上施夯，一部分能量用于破碎处理冻土，因此，冬期强夯总需夯击能中应包括处理冻土和加固地基两项夯击能，一般把实际起加固作用的部分夯击能称为有效夯击能。

③冬期强夯法施工一般需要回填（或换填）材料，且用量较大，因此，要在入冬前作好储料准备，并做好防冻处理。

④冬期由于地表干燥、地下水位低、地表土冻结、各种机械运行便利，是强夯法施工的好季节，尤其是在低洼沼泽、湖塘地带施工。但由于在负温下施工，应注意设备保温防冻和保养。另外，由于地基土冻结，夯击震动影响范围大，一定要加强防震措施。防震措施一般是设防震沟。对重要工程或有条件的地方，可进行测震试验，确定施工方案。根据以往经验，在中小能量强夯时，一般建筑物的震动影响安全距离为15～20m；冬季有冻层时，可适当增大安全距离，一般为30～50m，当冻深很大时还应增大。

（4）施工要点

①当地面有冻土时，选择施工设备时应考虑破碎冻土的需要。用常温强夯使用的能量和夯锤破碎冻土，不但施工效率低，冻土破碎后块径也较大。破碎冻土用的夯锤，锤底静压力应不大于正常施工时的锤底静压力，并应根据冻土的厚度和冻结强度依据地区经验进行选择。当没有地区经验时，可参考表7.3进行选择。

表7.3　强夯法破碎冻土夯锤及夯击能量选择参考表

②在冻土上强夯施工，相邻建筑的安全距离必须大于常温强夯施工允许距离。普通强夯相邻建筑安全距离一般应大于15m；当地面有较厚的冻土时，应在强夯场地与相邻建筑之间设置隔震沟，隔震沟的深度一般在3m左右，相邻建筑的安全距离应大于25m；对于能量大于2000kN·m的强夯施工，或对震动有特殊要求的建筑，安全距离还应加大。必要时，应通过现场振动测试确定施工安全距离。

③当地表有冰雪时，应将冰雪清除后再开始强夯。如果地表有冻土，应确定冻土的厚度、含水量、密度等指标，并估算冻土的夯后位置。对于厚度较大、含水量较高和密度较差的冻土，在施工时应严格控制夯坑深度，防止将其送入基底标高以下，必要时夯前应将冻土清除。

④强夯施工时，一旦出现锤底黏结现象，应及时进行清理，保证夯锤底部的平整。必要时，可在施工场地表面铺一层松散材料，如砂土或碎石，避免锤底黏结现象的发生。

⑤强夯时，夯坑之间的土由于强夯的振动、提升夯锤时的摩擦碰撞和夯锤底部土的侧向挤出作用，该部分土已经出现松动现象。常温情况下，经过满夯处理，该部分土可以重新得到加固。但如果在冬期施工，夯坑不及时填平并满夯，致使该部分土冻结后满夯时无法将其加固夯实。因此，在冬季施工时，当天的夯坑应该当天填平，填平后及时满夯；如果不能及时填平，应采取保温措施，防止夯坑之间已经松动土的冻结现象发生。

⑥回填材料如果是用土，则应在入冬前或初冬采集堆放，采取一定保温措施防止冻结。如果是春季施工，在冻深较大的地上取土是十分困难的，所以在有条件时，可将挖出的冻土适当晾晒，融化后再回填。在有工业废料、砂石等的地方，宜考虑采用粗粒的不冻结材料以及建筑垃圾等。

⑦基土的换回填。强夯冬期施工中，回填时严格控制土或其他填料质量，凡夹杂的冰块必须清除。填方之前地基表层有冻层时也需清除，回填一般用推土机分层推填压实。回填厚度按设计要求填够，并适当加厚，以便保护地基土不受冻。

3）重锤夯实法施工要点

①当地表有松散冻土或冰雪时，直接采用重锤夯实法施工，松散冻土是不能夯实的，将松散冻土或冰雪夯入地基中，融化后地基土将发生一定的融沉变形。如果基础直接坐落在重锤夯实土的表面，未被夯实的松散冻土和冰雪融化后，基础有可能发生较大的沉陷。因此，在重锤夯实施工前，应将地表的冰雪和冻土层清除干净，并采取防冻措施，防止暴露的土层重新冻结，影响夯实效果。

②一般情况下，在冻土上不宜直接进行重锤夯实施工。当冻土层厚度不大且较密实时，可以考虑在冻土上直接施工。此时，在确定夯击能量时应考虑破碎冻土所消耗的能量，通常采用加大夯锤的质量、提高落距、增加击数等方法达到目的，并应通过试夯确定施工参数，以确保夯实质量。当冻土可能被夯入基底标高以下时，必须将土层表面的冻土清除干净。分层夯实时，在进行上层土回填之前，应将下层土表面的冻土清除干净。

③冬期不宜直接在软土上进行重锤夯实施工。必须施工时，可在软土表面填一层含水量适中的黏性土，最好在软土表面撒一层薄砂，并经常清理夯锤底面冻结或黏结的土。这是因为冬期当室外气温较低时，直接在软土上进行重锤夯实施工，由于夯锤本身的温度为负温，土的含水量较大，土层表面的温度亦较低，软土和夯锤接触后很容易冻结在锤底，并且越结越厚，轻则造成锤底不平，影响夯实效果，夯后地面高低不平；重则造成夯锤质量增大，影响施工效率，甚至造成施工机械事故。

④重锤夯实地基施工后表层有一层松动的虚土，冬期施工时这层虚土容易冻结，如果这层冻结虚土不清理，直接施工基础，冻土融化后基础将由于虚土压密出现沉降变形。因此，冬期重锤夯实施工结束后，应采取措施，保护地基不受冻。基础施工前，应检查地基表层虚土是否冻结、是否清理干净，经检查确认无冻土和虚土后方可进行基础施工。

4）预压地基施工要点

①在加载前应检查地面是否已经冻结，如果有冻土层存在，应将冻土层清除，然后再进行加载施工；也可在地面冻结前将加载部位保温，或将冻土层融化，防止将冻土压在堆载下。

②冬期进行砂井施工时，应避免使用冷砂直接进行砂井施工，砂料堆表层冻结后，在灌砂袋或砂井时，应将料堆表层冻结层去掉，用未冻砂石灌装砂袋或砂井，施工时注意筛选冻块，或对冷砂或冻结砂块进行加热处理，保证砂井排水畅通。

③冬期施工袋装砂井工程，如果灌袋用的砂不是干砂，应及时将湿砂灌完的砂袋送入井孔中，防止砂袋冻结。如果不能尽快送入井孔中，应将灌完的砂袋放在室内或暖棚中，防止冻结。如果发现砂袋已经冻结，应将其融化后再使用。

④堆载坡脚处往往有较多的排水通道，如排水垫层或排水盲沟、排水管等，而堆载坡脚处的堆载覆盖层较薄或没有覆盖层，排水通道可能直接暴露在地面，冬期气温降低后该部位可能出现冻结现象，使排水通道冻死。因此，在进入冬期之前，应对堆载坡脚处采取保温措施，如图7.10所示。其中保温宽度在排水垫层外侧外延应大于1倍冻深，保温层厚度应根据当地施工期的气温和所使用的保温材料确定。

图7.10　堆载坡脚保温示意图

5）振冲地基施工要点

①冬期进行振冲施工时，应首先检查地面是否冻结。如果地面有冻土层，对于较薄的冻土，可采取人工挖除的方法处理；对于较厚的冻土，应采用冻土钻孔机引孔，将冻土层钻透后再用振冲器冲孔。

②对于黏性土和排水条件不好的地基土，冬期施工振冲碎石桩时，应考虑施工用水对地基的浸泡作用，保证排水系统的畅通。当施工出现地基冻结现象时，应对冻土层进行可靠的判断，属冻胀性较强的土应在基础施工之前将其清除，并用砂石换填压实后再进行基础施工。

③施工前，应使用蒸汽管对振冲器预温加热，防止泥水在振冲器上冻结。对射水孔应经常检查，发现有泥砂及时清理，防止堵管。一旦发生堵管或振冲器外冻结现象，可用蒸汽管进行清扫，不得用大锤敲击或用喷灯烘烤。

④冬期进行振冲施工时，在施工间歇应将供水管、水泵内积水排净，对水箱进行保温，必要时对供水设备进行保温及对水进行加热，防止出现冻结现象。场地内排水沟积水表层冻结时，应及时清除，保证排水畅通。

⑤振冲地基地表一般有50～100cm厚的松动土层，通常在振冲施工后要将其挖除。对于需过冬的地基，振冲施工后不急于清理基槽，将地表松动土层保留到基础施工之前再清理，使其起到一定的覆盖保温作用。如果松动土层覆盖保温作用不够，还应考虑其他保温措施。

⑥寒冷地区的严冬季节不宜进行振冲碎石桩施工。必须进行时，应尽量避开寒流和降雪天气。

6）高压喷射注浆地基施工要点

①冬期在进行水泥浆注浆加固地基时，应控制浆液的温度，保证浆液在注入地基前的温度不低于20℃为好，一般采用加热水的方法达到目的，同时在使用水泥之前，将备用的水泥提前放在暖棚中，避免直接使用低温露天存放的水泥。必要时在配置浆液之前，测量水和水泥的温度，经过热工计算，确定水的加热温度。在确定水的加热温度时，应注意水温不能超过60℃，防止发生水泥假凝现象。为了加快浆液的凝结，可在浆液中掺入早强型外加剂，常见的外加剂有氯化钙、三乙醇胺、硫酸钠及其他复合型早强剂。

②冬期进行注浆施工时，应尽量减少室外敷设的输浆管道的长度，或是采取管道保温措施。同时应注意提高浆液的温度，经常检查管道内壁是否有冻结现象，间歇施工时应将管道内的浆液清洗干净后将管道内的存水排净。间歇时间较长时，应将管道放在采暖的房间中。

③注浆施工时，应根据注浆速度确定打管的速度。打完的管应及时注浆，不能及时注浆的管或分几次注浆的管，在不注浆时应将管头堵严，并对暴露的部分作好保温。

④注浆管完成注浆任务后应及时拔出，清洗干净后备用，同时将拔管后地基中的管孔填死。如果注浆后注浆管不及时拔出，会使注浆管冻结在地基中，或被凝结的浆液凝固在地基中，使拔管的施工难度加大，注浆管的重复使用次数降低甚至报废，同时使施工速度受到影响。

⑤冬期由于地表冻土的收缩，基础侧壁的土与基础之间可能出现缝隙，冻土层也可能出现地裂缝。注浆进行时，在压力的作用下，浆液可能沿基础与基侧土之间的缝隙或地裂处挤出（图7.11），造成注浆压力无法达到设计压力，浆液大量流失，达不到预计注浆加固效果。因此，冬期在原有建筑基础附近注浆时，应首先检查基础侧壁是否有裂隙。如果有裂隙，应先用水泥浆将裂隙灌满，待这些浆液冻结或凝结后再进行基底的灌浆施工。当施工时发现有压力上不去时，应检查基侧是否有漏浆现象，如有应及时进行封堵。

图7.11　高压注浆时沿基侧与地裂处跑浆示意图

7.1.5　砖基础冬期施工

1）冬期施工方法

冬期砌筑基础工程施工方法可分为外加剂法和暖棚法等。

（1）一般规定

①冬期施工所用材料应符合下列规定：

a.砖、砌块在砌筑前，应清除表面污物、冰雪等，不得使用遭水浸和受冻后表面结冰、污染的砖或砌块。

b.砌筑砂浆宜采用普通硅酸盐水泥配制，不得使用无水泥拌制的砂浆。

c.现场拌制砂浆所用砂中不得含有直径大于10mm的冻结块或冰块。

d.石灰膏、电石渣膏等材料应有保温措施，遭冻结时应经融化后方可使用。

e.砂浆拌和水温度不宜超过80℃，砂加热温度不宜超过40℃，且水泥不得与80℃以上热水直接接触；砂浆稠度宜较常温适当增大，且不得二次加水调整砂浆和易性。

②砌筑间歇期间，宜及时在砌体表面进行保护性覆盖，砌体面层不得留有砂浆。继续砌筑前，应将砌体表面清理干净。

③砌体工程宜选用外加剂法进行施工，对绝缘、装饰等有特殊要求的工程，应采用其他方法。

④施工日记中应记录大气温度、暖棚内温度、砌筑时砂浆温度、外加剂掺量等有关资料。

⑤砂浆试块的留置，除应按常温规定要求外，尚应增设一组与砌体同条件养护的试块，用于检验转入常温28d的强度。如有特殊需要，可另外增加相应龄期的同条件试块。

（2）外加剂法

外加剂法是在砌筑砂浆内掺入一定数量的抗冻化学剂来降低水溶液的冰点，以保证砂浆中有液态水存在，使水化反应在一定负温下不间断进行，使砂浆强度在负温下能够继续缓慢增长。同时，由于降低了砂浆中水的冰点，砌体表面不会立即结冰而形成冰膜，故砂浆和砌体能较好地黏结。

外加剂法施工要点如下：

①采用外加剂法配制砂浆时，可采用氯盐或亚硝酸盐等外加剂。氯盐应以氯化钠为主，当气温低于－15℃时，可与氯化钙复合使用。

②砌筑施工时，砂浆温度不应低于5℃。

③当设计无要求，且最低气温等于或低于－15℃时，砌体砂浆强度等级应较常温施工提高一级。

④氯盐砂浆中复掺引气型外加剂时，应在氯盐砂浆搅拌的后期掺入。

⑤采用氯盐砂浆时，应对砌体中配置的钢筋及钢预埋件进行防腐处理。

⑥砌体采用氯盐砂浆施工，每日砌筑高度不宜超过1.2m，墙体留置的洞口距交接墙处不应小于500mm。

⑦下列情况不得采用掺氯盐的砂浆砌筑砌体：对装饰工程有特殊要求的建筑物；使用环境湿度大于80%的建筑物；配筋、钢埋件无可靠的防腐处理措施的砌体；接近高压电线的建筑物（如变电所、发电站等）；经常处于地下水位变化范围内，以及在地下未设防水层的结构。

（3）暖棚法

暖棚法是在结构物周围用廉价保温材料搭设简易暖棚，在棚内装热风机或生火炉，使其在＋5℃以上的条件下砌筑，并养护不少于3d。暖棚法施工主要适用于寒冷地区的地下工程和基础工程的砌体砌筑。由于较费工料，需一定加热设备或燃料，热效低，一般不宜多用。暖棚法施工要点如下：

①采用暖棚法施工时，可优先选用装热风机。采用生火炉时，要防火、防煤气中毒。

②砌筑时，要求砖石和砂浆砌筑时的温度均不低于5℃，且距所砌的结构底面0.5m处的气温也不得低于5℃。

③暖棚内砌筑的砌体，其养护时间应根据暖棚内的温度按表7.4采用。

表7.4　暖棚法砌体的养护期限

④砌筑条形基础时，所搭设的暖棚形式如图7.12所示。

图7.12　暖棚法施工示意图

2）施工要点

①冬期施工砖砌体应按“三一”砖砌法，平铺压茬施工，以保证良好黏结，不得大面积铺灰砌筑。砂浆要随拌随用，不要在灰槽中存灰过多以防冻结。砖缝应控制在8～10mm，禁止用灌注法砌筑。

②基础砌筑时，应随砌随用未冻土在其两侧回填一定高度；砌完后应用未冻土及时回填，防止砌体和地基遭受冻结。

③每天砌筑后，应在砖（石）砌体上覆盖保温材料，砌体表面不得留有砂浆，防止表面冻结。

④砌筑工程的冬期施工应优先选用掺盐砂浆法。

⑤春融期在残留冻土层上施工基础时，基础砌筑施工必须同步进行，并避免基坑局部晾晒，保证冻土层的温度状态基本相同，融化可缓慢同步进行。如果由于特殊情况基础施工不能同步进行，应对后施工的基底采取适当的保温措施。

⑥春融期进行基础施工，如果基坑外侧边缘堆积有冰雪，应将清理出的积雪及时运出施工现场，防止堆积在基坑外侧边缘，造成春季积雪融化时，融化水沿基坑侧壁流入基坑中。如果发现残留雪水已流入基坑，应检查基底土是否有浸水软化现象。对浸水软化的土，应采取可靠的方法进行处理，防止地基浸水软化造成基础不均匀沉降事故。

7.1.6　毛石基础冬期施工

毛石基础的冬期施工应优先采用掺盐砂浆法，禁止采用冻结法施工。采用掺盐砂浆法砌筑毛石基础，不宜在平均气温低于－10℃或最低气温低于－20℃时砌筑，当气温更低时采用暖棚法施工。当地基为不冻胀性土时，毛石可以在冻结的地基上砌筑；当地基为冻胀性土时，毛石必须在未冻结的地基上砌筑，并随砌随用暖土回填。

毛石基础的砌筑要点如下：

①砌筑毛石基础的第一皮石块时应坐浆，并将大面向下。

②毛石砌体宜分皮卧砌，并上、下错缝，内外搭砌。

③每皮石块砌筑时，每隔1～1.5m的距离应砌一块拉结石，且上下皮错开形成梅花形。墙过厚时，可用两块拉结石内外搭接，搭接长度不小于15cm，其中一块应大于墙厚度的2／3。

④基础扩大部分如做成阶梯形，上级阶梯的石块应至少压砌下级阶梯的1／2，相邻阶梯的毛石应相互错缝搭砌。

⑤毛石砌体的灰缝厚度为20～30mm，砂浆应饱满，石块间较大的空隙应先填塞砂浆，后用碎石块嵌实。

⑥基础的预留孔洞口施工时应按要求设置，不得在毛石砌筑完后凿孔开洞。

7.1.7　钢筋混凝土浅基础冬期施工

1）钢筋工程

（1）钢筋工程冬期施工一般规定

①钢筋调直冷拉温度不宜低于－20℃。预应力钢筋张拉温度不宜低于－15℃。

②钢筋负温焊接，可采用闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊等方法。当采用细晶粒热轧钢筋时，其焊接工艺应经试验确定。当环境温度低于－20℃时，不宜进行施焊。

③负温条件下使用的钢筋，施工过程中应加强管理和检验，钢筋在运输和加工过程中应防止撞击和刻痕。

④钢筋张拉与冷拉设备、仪表和液压工作系统油液应根据环境温度选用，并应在使用温度条件下进行配套校验。

⑤当环境温度低于－20℃时，不得对HRB335级、HRB400级钢筋进行冷弯加工。

（2）钢筋负温焊接

①雪天或施焊现场风速超过三级风焊接时，应采取遮蔽措施，焊接后未冷却的接头应避免碰到冰雪。

②热轧钢筋负温闪光对焊，宜采用预热→闪光焊或闪光→预热→闪光焊工艺。钢筋端面比较平整时，宜采用预热→闪光焊；端面不平整时，宜采用闪光→预热→闪光焊。

③钢筋负温闪光对焊工艺应控制热影响区长度。焊接参数应根据当地气温按常温参数调整。采用较低变压器级数，宜增加调整长度、预热留量、预热次数、预热间歇时间和预热接触压力，并宜减慢烧化过程的中期速度。

④钢筋负温电弧焊宜采取分层控温施焊。热轧钢筋焊接的层间温度宜控制在150～350℃。

⑤钢筋负温电弧焊可根据钢筋牌号、直径、接头形式和焊接位置选择焊条和焊接电流。焊接时应采取防止产生过热、烧伤、咬肉和裂缝等措施。

⑥钢筋负温帮条焊或搭接焊的焊接工艺应符合：

a.帮条与主筋之间应采用四点定位焊固定，搭接焊时应采用两点固定；定位焊缝与帮条或搭接端部的距离不应小于20mm。

b.帮条焊的引弧应在帮条钢筋的一端开始，收弧应在帮条钢筋端头上，弧坑应填满。

c.焊接时，第一层焊缝应具有足够的熔深，主焊缝或定位焊缝应熔合良好；平焊时，第一层焊缝应先从中间引弧，再向两端运弧；立焊时，应先从中间向上方运弧，再从下端向中间运弧；在以后各层焊缝焊接时，应采用分层控温施焊。

d.帮条接头或搭接接头的焊缝厚度不应小于钢筋直径的30%。焊缝宽度不应小于钢筋直径的70%。

⑦钢筋负温坡口焊的工艺应符合：

a.焊缝根部、坡口端面以及钢筋与钢垫板之间均应熔合，焊接过程中应经常除渣；

b.焊接时，宜采用几个接头轮流施焊；

c.加强焊缝的宽度应超出V形坡口边缘3mm，高度应超出V形坡口上下边缘3mm，并应平缓过渡至钢筋表面；

d.加强焊缝的焊接，应分两层控温施焊。

⑧HRB335级和HRB400级钢筋多层施焊时，焊后可采用回火焊道施焊，其回火焊道的长度应比前一层焊道的两端缩短4～6mm。

⑨钢筋负温电渣压力焊应符合：

a.电渣压力焊宜用于HRB335级、HRB400级热轧带肋钢筋；

b.电渣压力焊机容量应根据所焊钢筋直径选定；

c.焊剂应存放于干燥库房内，在使用前经250～300℃烘焙2h以上；

d.焊接前，应进行现场负温条件下的焊接工艺试验，经检验满足要求后方可正式作业；

e.电渣压力焊焊接参数可按表7.5进行选用；

f.焊接完毕，应停歇20s以上方可卸下夹具回收焊剂，回收的焊剂内不得混入冰雪，接头渣壳应待冷却后清理。

表7.5　钢筋负温电渣压力焊焊接参数

注：本表系采用常用HJ431焊剂和半自动焊机参数。

2）混凝土工程

（1）冬期浇筑的混凝土，其受冻临界强度应符合的规定

①采用蓄热法、暖棚法、加热法等施工的普通混凝土，采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥配制时，其受冻临界强度不应小于设计混凝土强度等级值的30%；采用矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥时，不应小于设计混凝土强度等级值的40%。

②当室外最低气温不低于－15℃时，采用综合蓄热法、负温养护法施工的混凝土受冻临界强度不应小于4.0MPa；当室外最低气温不低于－30℃时，采用负温养护法施工的混凝土受冻临界强度不应小于5.0MPa。

③对强度等级等于或高于C50的混凝土，不宜小于设计混凝土强度等级值的30%。

④对有抗渗要求的混凝土，不宜小于设计混凝土强度等级值的50%。

⑤对有抗冻耐久性要求的混凝土，不宜小于设计混凝土强度等级值的70%。

⑥当采用暖棚法施工的混凝土中渗入早强剂时，可按综合蓄热法受冻临界强度取值。

⑦当施工需要提高混凝土强度等级时，应按提高后的强度等级确定受冻临界强度。

（2）对原材料的要求

①水泥。在冬期施工时，应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。当采用蒸汽养护时，宜选用矿渣硅酸盐水泥；混凝土最小水泥用量不宜低于280kg／m³，水胶比不应大于0.55；大体积混凝土的最小水泥用量，可根据实际情况决定；强度等级不大于C15的混凝土，其水胶比和最小水泥用量可不受以上限制。

②粗、细骨料。由于骨料是混凝土的基本材料，其用量大、产地广，所以在冬期施工中，对混凝土所用骨料除要求清洁、级配良好、质地坚硬外，还要求没有冰块、雪团等冻结物，不应含有易冻裂的矿物质。骨料中不应含有机物质，如腐植酸能延缓混凝土的硬化，尤其当采用不加热的施工方法时，危害性更大。因为要中和骨料中所含的有机物质，就要消耗大量的水化产物，从而延缓水泥的水化速度和强度的增长过程。这些杂质不仅影响混凝土的早期硬化速度，还要降低后期强度。掺加含有钾、钠离子的防冻剂混凝土，不得采用活性骨料或在骨料中混有此类物质的材料。

冬期施工中，砂子用中砂或粗砂，其加热温度控制在20℃以上。砂加热应在开盘前进行，加热应均匀。当采用保温加热料斗时，宜配备两个，交替加热使用。每个料斗容积可根据机械可装高度和侧壁厚度等要求进行设计，每一个斗的容量不宜小于3.5m³。预拌混凝土用砂，应提前备足料，运至有加热设施的保温封闭储料棚（室）或仓内备用。

③拌和水。拌和水中不得含有导致延缓水泥正常凝结硬化及引起钢筋和混凝土腐蚀的离子。一般饮用的自来水及洁净的天然水都可作为拌和水。

④外加剂。在混凝土中掺入适量外加剂，能改善混凝土的工艺性能，提高混凝土的耐久性，并保证其在低温下的早强及负温下的硬化，防止早期受冻。目前冬期施工常用的外加剂多为定型产品，其组分中包括防冻、早强、减水、引气和阻锈等。非加热养护法混凝土施工，所选用的外加剂应含有引气组分或掺入引气剂，含气量宜控制在3.0%～5.0%。钢筋混凝土掺用氯盐类防冻剂时，其氯盐掺量不得大于水泥质量的1.0%，掺用氯盐的混凝土应振捣密实，且不宜采用蒸汽养护。

在下列情况下，不得在钢筋混凝土结构中掺用氯盐：

a.排出大量蒸汽的车间、浴池、游泳馆、洗衣房和经常处于空气相对湿度大于80%的房间以及有顶盖的钢筋混凝土蓄水池等在高湿度空气环境中使用的结构；

b.处于水位升降部位的结构；

c.露天结构或经常受雨、水淋的结构；

d.有镀锌钢材或铝铁相接触部位的结构，和有外露钢筋、预埋件而无防护措施的结构；

e.与含有酸、碱或硫酸盐等侵蚀介质相接触的结构；

f.使用过程中经常处于环境温度为60℃以上的结构；

g.使用冷拉钢筋或冷拔低碳钢丝的结构；

h.薄壁结构，中级和重级工作制吊车梁、屋架、落锤或锻锤基础结构；

i.电解车间和直接靠近直流电源的结构；

j.直接靠近高压电源（发电站、变电所）的结构；

k.预应力混凝土结构。

（3）混凝土冬期施工工艺及要点

•混凝土的搅拌

冬期施工混凝土的原材料一般需要加热，加热时应优先考虑采用加热水的方法，这是因为水的比热比砂石大4倍，且加热设备简单，加热效果好。当外界气温较低，只加热拌和水尚不能满足拌和物出机温度的要求时，对砂子和石子等骨料也可加热。水及骨料的加热温度应根据热工计算确定，但不得超过表7.6的规定。若骨料不加热时，水可加热到100℃，但水泥不应与80℃以上的水直接接触。投料顺序应先投入骨料和已加热的水，然后再投入水泥。水泥则不得直接加热，使用前宜先运入暖棚内存放。

投料前应先用热水或蒸汽冲洗搅拌机。冬期搅拌混凝土的投料顺序应与材料加热条件相适应，一般是先投入骨料和加热的水，待搅拌一定时间，水温降低到40℃左右时，再投入水泥继续搅拌到规定的时间（比常温搅拌时间延长50%）。混凝土搅拌的最短时间应按表7.7采用。

表7.6　拌和水及骨料加热最高温度

表7.7　混凝土搅拌的最短时间

注：采用自落式搅拌机时，应较上表搅拌时间延长30～60s；采用预拌混凝土时，应较常温下预拌混凝土搅拌时间延长15～30s。

严格控制混凝土的水灰比（0.45～0.55）和坍落度（14～16cm）。因为混凝土的水灰比和坍落度不仅反映拌和物的流动性、可塑性、稳定性和易密实，而且影响到混凝土硬化后的强度。

混凝土拌和物的温度应作热工计算予以确定。混凝土出机温度不宜低于15℃，经运输、泵送等入模温度不得低于5℃。

•混凝土运输

①合理选择放置搅拌机的地点，尽量缩短运距，选择最佳运输路线，缩短运输时间。

②正确选择运输容器的形式、大小和保温材料，改善运输条件，加强运输工具的保温覆盖。混凝土运输与物送机具应进行保温或具有加热装置。泵送混凝土在浇筑前应对泵管进行保温，并应采用与施工混凝土同配比砂浆进行预热。

③尽量减少装卸次数并合理组织装入、运输和卸出混凝土的工作，防止混凝土热量散失。

④如混凝土从运输到浇筑过程中发生冻结现象，必须在浇筑前进行人工二次加热拌和。

•混凝土浇筑

①在浇筑前，应先清除模板和钢筋上的冰雪和污垢，做好必要的准备工作。

②冬期混凝土浇筑应控制入模温度，一般为15～20℃；采用机械振捣，振捣要快速。

③基础底板多为大体积钢筋混凝土结构。由于结构表面系数小、体积大，水泥的水化热量高，水化热聚积在内部不易散发，混凝土内部温度将逐渐增高，而表面散热特别快，形成较大的温差，使混凝土结构产生温度应力而形成裂缝。为防止裂缝的产生，必须减小混凝土的内外温差及与介质间的温差，采取必要的技术措施。大体积混凝土分层浇筑时，已浇筑层的混凝土在未被上一层混凝土覆盖前，温度不应低于2℃。采用加热法养护混凝土时，养护前的混凝土温度也不得低于2℃。

④冬期不得在强冻胀性地基土上浇筑混凝土。在弱冻胀性地基土上浇筑混凝土时，基土不得受冻；在非冻胀性地基土上浇筑混凝土时，混凝土受冻临界强度应符合上文相关规定。

•冬期混凝土养护

冬期基础混凝土浇筑后的养护主要采用暖棚法、蓄热法、综合蓄热法、蒸汽养护法、电加热法和负温养护法等几种。

①暖棚法：将被养护的基础结构置于棚中，内部设置热源，以维持棚内正温环境，使混凝土在正温下养护。暖棚法施工适用于地下结构工程和混凝土构件比较集中的工程。暖棚法施工应设专人监测混凝土及暖棚内温度，暖棚内各测点温度不得低于5℃。测温点应选择具有代表性位置进行布置，在离地面500mm高度处应设点，每昼夜测温不应少于4次。养护期间应监测暖棚内的相对湿度，混凝土不得有失水现象，否则应及时采取增湿措施或在混凝土表面洒水养护。暖棚的出入口应设专人管理，并应采取防止棚内温度下降或引起风口处混凝土受冻的措施。在混凝土养护期间应将烟或燃烧气体排至棚外，并应采取防止烟气中毒和防火的措施。

②蓄热法：将混凝土组成材料（水泥除外）进行加热搅拌和水泥水化释放出来的热量，通过保温材料严密覆盖，使混凝土缓慢冷却，保证混凝土在正温条件下逐渐硬化并达到预期强度的方法。当室外最低温度不低于－15℃时，地面以下的工程，或表面系数不大于5m^－1的结构，宜采用蓄热法养护。对结构易受冻的部位，应采取加强保温措施。蓄热法混凝土养护的关键是需设计计算和确定混凝土冷却到0℃时所需的保温材料、冷却时间和所要达到的强度。

③综合蓄热法：通过高性能的保温围护结构，使加热拌制的混凝土缓慢冷却，并利用水泥产生的热量和掺入的抗冻早强减水复合外加剂或采用短时加热等综合措施，使混凝土温度在降至冰点前达到预期要求的强度。当室外最低温度不低于－15℃时，对于表面系数为5～15m^－1的结构，宜采用综合蓄热法养护，围护层散热系数宜控制在50～200kJ／（m³·h·K）。综合蓄热法施工的混凝土中应掺入早强剂或早强型复合外加剂，并应具有减水、引气作用。

根据施工条件的不同，分为低蓄热养护和高蓄热养护两种。低蓄热养护即原材料加热，掺入低温早强剂或防冻剂，再覆盖高效能的保温材料的养护方法；高蓄热养护即原材料加热，掺入低温早强剂或防冻剂，再覆盖高效能保温材料，最后采取短时加热的养护方法。低蓄热养护以冷却法为主，使混凝土在缓慢冷却至冰点前达到允许受冻时的临界强度；高蓄热养护以短时加热为主，使混凝土在养护期间达到要求的受荷强度。当日平均气温不低于－15℃时，宜采用低蓄热养护；当日平均气温低于－15℃时，宜采用高蓄热养护。

④蒸汽养护法：让蒸汽与混凝土直接接触，利用蒸汽的湿热养护混凝土，或将蒸汽作为热载体，通过散热器将热量传导给混凝土使混凝土升温养护的方法。混凝土经70～80℃蒸汽养护，第一天可达60%左右强度，第二天能增加20%，第三天增加8%左右强度。混凝土蒸汽养护法可采用棚罩法、蒸汽套法、热模法、内部通汽法等方法进行。对于地下基础，通常采用棚罩法。棚罩法是使用帆布、油毡或特殊罩子将新浇筑混凝土就地覆盖或扣罩，通入蒸汽以加热混凝土进行养护。如在地槽上部盖简单的盖子（图7.13），这种临时性设施简便，但保温性能差、蒸汽消耗大，每立方米混凝土耗汽达600～900kg，且温度也难以保持均匀。

图7.13　棚罩法养护示意

1—脚手杆；2—脚手板；3—帆布、油毡或特殊罩子；4—蒸汽管

蒸汽养护法应采用低压饱和蒸汽（气压小于0.07MPa，相对湿度90%～95%）。采用普通硅酸盐水泥时，混凝土最高养护加热温度不宜超过80℃；采用矿渣硅酸盐水泥时，加热温度可提高到85℃。但采用内部通汽法时，最高加热温度不应超过60℃。混凝土在加热养护通汽前，自身温度不低于5℃，加热完毕冷却至5℃后方可拆模。

⑤电加热法：是在混凝土结构的内部或外表设置电极，通以低压电流，使电能变为热能加热养护混凝土的方法。电加热法设备简单、施工方便、热量损失小、易于控制，但耗电量大，多用于局部混凝土养护。按电能转换为热能的方式不同，电加热法可分为电极加热法（它又分为内部电极加热和表面电极加热两种形式）、电热毯法、电磁感应加热法和远红外线养护法。电加热法养护混凝土的温度应符合表7.8的规定。

表7.8　电加热法养护混凝土的温度　单位：℃

注：采用红外线辐射加热时，其辐射表面温度可采用70～90℃。

⑥负温养护法：此法适用于不易加热保温，且对强度增长要求不高的一般混凝土结构工程。负温养护法施工的混凝土，应以浇筑后5d内的预计日最低气温来选用防冻剂，起始养护温度不应低于5℃。混凝土浇筑后，裸露表面应采取保湿措施，同时应根据需要采取必要的保温覆盖措施。负温养护法施工应按相关规定加强测温；混凝土内部温度降到防冻剂规定温度之前，混凝土的抗压强度不应小于5.0MPa。

（4）混凝土冬期施工可采取的措施

①改用高活性的水泥，如高强度等级水泥、快硬水泥等。

②降低水灰比，使用低流动性混凝土或干硬性混凝土。

③在灌筑前使混凝土或其组成材料升高温度，使混凝土既能早强，又不易冻结。

④灌筑后，对混凝土进行保温或加热，人为地造成一个温湿条件，对混凝土进行养护。

⑤搅拌时，加入一定的外加剂，加速混凝土硬化，提早达到临界强度；或降低水的冰点，使混凝土中的水在负温环境下不致冻结。

（5）混凝土冬期施工质量控制及检查

①混凝土冬期施工质量检查除应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002，2011版））以及国家现行有关标准规定外，尚应符合：应检查外加剂质量及掺量，外加剂进入施工现场后应进行抽样检验，合格后方准使用；应根据施工方案确定的参数检查水、骨料、外加剂溶液和混凝土出机、浇筑、起始养护时的温度；应检查混凝土从入模到拆除保温层或保温模板期间的温度；采用预拌混凝土时，原材料、搅拌、运输过程中的温度检查及混凝土质量检查应由预拌混凝土生产企业进行，并应将记录资料提供给施工单位。

②冬期混凝土施工期间的测温项目与频次应符合现行国家标准《建筑工程冬期施工规程》（JGJ／T104—2011）的相关规定。

混凝土养护期间的温度测量应符合下列规定：

a.采用蓄热法或综合蓄热法时，在达到受冻临界强度之前应每隔4～6h测量一次；

b.采用负温养护法时，在达到受冻临界强度之前应每隔2h测量一次；

c.采用加热法时，升温和降温阶段应每隔1h测量一次，恒温阶段每隔2h测量一次；

d.混凝土在达到受冻临界强度后，可停止测温；

e.大体积混凝土养护期间的温度测量尚应符合现行国家标准《大体积混凝土施工规范》（GB50496—2009）的相关规定。

养护温度的测量方法应符合下列规定：

a.测温孔应编号，并应绘制测温孔布置图，现场应设置明显标识。

b.测温时，测温元件应采取措施与外界气温隔离；测温元件测量位置应处于结构表面下20mm处，留置在测温孔内的时间不应少于3min。

c.采用非加热法养护时，测温孔应设置在易于散热的部位；采用加热法养护时，应分别设置在离热源不同的位置。

③混凝土质量检查应符合下列规定：

a.应检查混凝土表面是否有受冻、粘连、收缩裂缝，边角是否脱落，施工缝处有无受冻痕迹；

b.应检查同条件养护试块的养护条件是否与结构实体相一致；

c.按现行国家标准《建筑工程冬期施工规程》（JGJ／T104—2011）附录B成熟度法推定混凝土强度时，应检查测温记录与计算公式要求是否相符；

d.采用电加热养护时，应检查供电变压器二次电压和二次电流强度，每一工作班不应少于2次。

④模板和保温层在混凝土达到要求强度并冷却到5℃后方可拆除。拆模时混凝土表面与环境温差大于20℃时，混凝土表面应及时覆盖，缓慢冷却。

⑤混凝土抗压强度试件的留置除应按现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002，2011版）规定进行外，尚应增设不少于2组同条件养护试件。

7.1.8　桩基础冬期施工

1）钢筋混凝土预制桩

（1）施工准备

①在受冻前，对施工场地内的高空和地下障碍物进行处理，桩机移动范围内的场地进行平整，以保证桩机垂直度的要求。在春融期间，施工场地应保持排水畅通。

②预制桩的混凝土应达到设计强度的75%方可起吊，混凝土强度达到100%才能运输和打桩。如需提前吊运，必需采取措施并经过验算后方可进行。

③桩在起吊和搬运时，必需做到平稳轻放，桩身不应有裂纹或碰坏棱角，吊点应符合设计规定，现场需要改变吊点时，应经过计算确定。

④桩堆放位置应按照桩机行走路线及打桩顺序确定。桩的堆放场地应平整坚实，并清除场地表层的冰雪，以避免产生不均匀的沉陷；垫木与吊点的位置应相同，各层桩的垫木应保持在同一个垂直线内，最下层的垫木应适当加宽，以增大基土的承压面；桩的堆放层数，一般不宜超过4层。

（2）冬期施工要点

①冬期施工桩基础的轴线从基线引出的距离应适当增加，以免在打桩时受冻土硬壳层的影响。水准点的数量不应少于2个，如没有采取防冻胀影响的水准点，应每天与永久性（不受冻胀影响的水准点）的水准点校核后方可使用。

②冬期打锤宜考虑采用重锤低击的施工工艺，锤重的选择应根据工程地质条件、桩的类型、结构、密集程度及施工条件等情况选用。

③冻土层厚度超过0.5m时，应先钻孔去除冻土层，在现场附近先行试打，以确定打桩的参数。

④桩在打入前，应在桩的侧面或桩架上设置标尺，以便能准确地掌握打桩的深度。

⑤开始打桩时，落距应小，入土一定深度待桩稳定后，再按要求落距。用落锤或单动汽锤打桩时，最大落距不宜大于1m，用柴油锤时应使锤跳动正常。

⑥当遇到贯入度剧变，桩身突然发生倾斜、移位或有严重回弹，桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎时，应停止打桩，并及时与有关单位研究处理。

⑦对于温度较高（－2～0℃）、厚度不大（不大于20cm左右）的冻土，经试打后可以直接在冻土上施工；如果冻土厚度较大、温度较低，应在打桩之前，将桩位地面的冻土人工挖除，或局部融化，或用钻孔机引孔，然后再进行打桩施工。当采用钻机引孔时，孔径应小于桩径50mm。

⑧寒冷地区的严冬季节，气温可能降到－20℃以下，此时将低温预制桩桩体直接打入软土中，桩身混凝土温度很低，土中含水量又很大，土中水分会向桩侧表面聚集结冰，形成桩侧表面冰膜，当冰膜融化后，将降低桩的侧摩阻力。因此，在严寒气候条件下，在软土地基上一般不宜进行预制桩打桩施工。对于必须进行施工的工程，桩基施工后应有一段时间使桩侧冰膜融化后水分逐渐排除，桩周土重新固结，使桩的侧摩阻力得以恢复。

⑨打桩施工应连续进行，尽量不要中途停止。如果由于设备故障等原因打桩施工不得不停止，应对没有打到设计深度的桩和桩周土采取保温措施，防止桩土冻结在一起。否则，当继续打桩时，可能出现桩无法打入或把桩头打碎的现象。

⑩在寒冷的气候下，桩的运输、堆放、吊装等环节都可能使桩的接头部位粘有冰雪。当采用硫磺胶泥、环氧树脂砂浆等材料进行接桩时，如果不将其清理干净，桩的接头强度会受到影响，接桩质量无法保证。因此在接桩前，应对每个接头进行清理，桩表面有冰雪时可用喷灯将冰雪融化并将接头表面烤干预热，然后再接桩。

2）干作业成孔灌注桩

（1）适用条件

①干作业成孔灌注桩适用于地下水位以上的一般黏性土、砂土及人工填土地基，不宜用于地下水位以下的上述各类土及碎石土、淤泥和淤泥质土地基。

②在冻胀土、膨胀土地区施工灌注桩时，应做好防冻胀、防膨胀的处理。

（2）施工设备

冬期施工宜选用螺旋钻成孔。

（3）螺旋钻钻头选用

平底钻头适用于松散土层；耙式钻头适用于土层中含有砖头、瓦块的杂填土层；筒式钻头适用于黏性填土中含有混凝土碎块、碎石等障碍物，每次钻取厚度应小于筒身高度，钻进时宜适当加水冷却；尖底钻头适用于黏性土层，在冬期钻冻土时应在刃口上镶焊硬质合金刀头。

（4）成孔

①钻孔前应调整机架，保持钻杆垂直、位置正确，防止钻杆晃动扩大孔径及增加孔底虚土。

②钻进速度应根据电流变化及时调整，遇到超过额定电流值时要立即提钻杆，并慢速进尺。

③钻进过程中，应及时清理孔口周围积土。在冬期施工时，由于气温严寒使暖土在出土筒内壁冻结，这时可摘除出土筒。因此，及时清理孔口周围积土尤为重要。

④安装有筒式出土器的钻机，为便于钻头迅速、准确地对准桩位，可在桩位上放置定位圆环或在桩中心点用3～4寸（10～13cm）铁钉插入土层内。为便于明确桩的不同设计深度，可在铁钉端部插带不同颜色的塑料布条以示区别。

⑤开始钻进冻土层时，应准确地保证钻杆垂直，放松起重绳，加大钻杆对土层的压力，缓慢进尺。在含有砖头、瓦块等杂填土或含水量较大的软塑黏土层中钻进时，也应减缓进尺速度，减少钻杆晃动，以免扩大孔径。

⑥当进尺深度达到设计标高时，应在原处正向空转数圈，以清除螺杆上的积土，然后停止回转，提升钻杆。如黏性土含水量较大时，应将螺旋钻杆提升超过地表面后，用铁板将桩孔覆盖好，反向空转甩掉螺旋钻杆上的积土。

⑦当出现钻杆跳动、机架摇晃、钻不进尺等异常情况时，应立即停车检查。钻砂土层时，钻深不应超过地下水位标高处，以防坍孔。

⑧成孔深度达到设计标高后，桩底虚土应夯实处理。采用步履式螺旋钻孔机成形的桩孔内，宜加入30L左右的碎石，用直径250mm、重20～25kg的铁锤人工夯实孔底；当采用长螺旋钻机成孔时，利用履带吊车上的双筒卷扬机的附绳，提升夯实铁锤（300mm，锤重100kg左右）距底部1m进行夯实（根据土层含水情况，以夯击时桩孔底部基土不产生塑化为度，确定孔内碎石加入量）。当孔底为砂质土时，宜用纯水泥浆灌入孔底，厚约10cm，然后浇灌桩身混凝土。

⑨桩孔底部处理后，经质量检查合格的桩，应及时灌注混凝土。来不及浇筑混凝土时，应以铁板覆盖桩孔，并用珍珠岩袋盖严以保温防冻。

（5）混凝土灌注

①在灌注混凝土前，必需对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行复查，不合格时应及时采取处理措施。

②振实混凝土时，宜用长轴振捣器，连续灌注，分层振实，分层高度一般不大于1.5m。

③桩身灌注混凝土前，应先安放铁漏斗，以避免地面虚土掉进孔内。

3）沉管灌注桩

（1）适用条件

①锤击沉管灌注桩适用于一般黏性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基，但不能在密实的砂砾石、漂石层中使用。振动沉管灌注桩与锤击沉管灌注桩相比，更适合于稍密及中密的砂土地基施工。

②对于饱和淤泥的软弱地基，必须制定防止缩颈、断桩等保证质量措施，并经工艺试验后方可施工。

（2）沉管构造

沉管成孔可采用预制钢筋混凝土桩尖或钢板制成的活瓣桩尖。预制桩尖的混凝土强度等级不得低于C30，桩管下端与预制桩尖接触处应垫缓冲材料，桩尖中心应与桩管中心线重合。活瓣桩尖应具有足够的强度和刚度，活瓣之间的缝隙应紧密，防止水或泥浆渗进管内；也可在成孔前管内装入适量混凝土堵塞活瓣，避免其缝隙因成孔时穿越饱和淤泥软弱层可能渗进管内水或泥浆。

（3）沉管要点

①沉管施工前，应检查地表是否已经冻结。如果地表冻结层厚度小于500mm，可采取人工开孔的方法，用锹镐等工具将桩位处的冻土层挖出略大于桩管直径的孔，然后将桩管桩尖放入孔中后再开始沉管施工。如果冻土层厚度大于500mm，且冻结强度较高，人工开孔较困难，可采用机械引孔的方法，用冻土钻机将冻土层钻透，然后再开始沉管施工。

②在地面冻结之前（或施工前）应查阅场地地质资料，了解场地填土情况和土层冻结情况。如果场地原有建筑未拆除到基底，应在地面冻结之前先将地面下的旧基础清除，然后再开始沉管施工。对地表杂填土中的混凝土块、石块等障碍物，应在场地回填时就进行控制，防止大块砖石填入地基中。沉管施工时一旦遇到大块混凝土或块石，可采用冲击破碎法将其穿透。

③冬期沉管灌注桩施工，直接将负温桩管沉入地基中，地基土中的泥水和管中的混凝土可能冻结在桩管的内、外表面，形成“挂蜡”现象，影响沉管、下钢筋笼、灌注混凝土的正常施工。如果施工时气温过低，在开始沉管之前，应采用蒸汽加热法加热桩管，同时用压力蒸汽清扫管壁冻结的冰水和砂浆，保证沉管、下钢筋笼和灌注混凝土的顺利进行。施工期间应经常用蒸汽加热、清扫管壁，防止“挂蜡”现象发生。

④套管成孔宜按桩基施工流水顺序依次向后退打。对群桩基础，或桩的中心距小于3～3.5倍桩径时，应制订保证不影响邻桩质量的技术措施。

⑤混凝土预制桩尖埋设位置应与设计位置相符，桩管应垂直套入桩尖，二者的轴线应一致。

⑥锤击不得偏心，如采用预制桩尖，在锤击过程中应检查桩尖有无损坏。

⑦在沉管时，应在桩管内灌入高1.5m左右的封底混凝土后方可开始沉管，以避免土层内的水或泥浆进入套管，混入混凝土内，影响混凝土质量。

⑧必须严格控制最后二阵十击的贯入度，其值可按设计要求。如设计无具体要求时，应根据试桩和施工经验确定。

4）人工挖孔桩

①在寒冷季节进行挖孔桩施工，每个桩孔挖完后应及时灌注混凝土。当天没有挖完的桩孔，晚上停工或施工间歇时，应将孔口用防寒毡或塑料布盖严，防止孔内外空气形成对流散热使孔口附近的孔壁冻结；也可以在孔口部位设置局部护筒，防止孔口部分孔壁土冻融片帮现象发生。

②对于没有护壁的桩孔，当孔壁冻土融化时，就会发生片帮现象，桩侧土的冻融酥松，还会造成桩侧摩阻力的降低；对于有混凝土护壁的桩孔，过量通风时，输入的冷空气可能导致孔内新浇筑的护壁混凝土早期受冻。对于挖孔深度大于10m的桩，可采用机械通风的方法保持孔底空气的新鲜，但通风量应适宜，一般保证通风量在25～30L／s即可。当孔底无人施工时，应停止送风；施工人员入孔时，应提前向孔中送风，并尽量加快挖孔的施工速度，防止长时间大量通风造成孔壁土或护壁混凝土受冻。

③对于有混凝土护壁的人工挖孔桩，孔口附近的几节护圈混凝土如果不注意保温防冻，容易因早期受冻，使混凝土强度不足或出现混凝土酥松现象。因为护壁混凝土一般较薄，一旦受冻即冻透，直接影响护壁效果，而且有可能影响桩身质量。在孔口附近，护壁混凝土浇筑后，应对孔内温度进行监测，发现温度过低时应采取保温防护措施。混凝土内可掺入防冻剂，在护壁混凝土拆模之前应将孔口覆盖，防止混凝土的早期受冻，一旦出现混凝土早期受冻现象，应将受冻混凝土清除重新浇筑。

④冬期进行人工挖孔桩施工，散落在孔口地面的残土应彻底清除干净，防止残土在孔口冻结，如不及时清理，冻结后孔口地面凸凹不平，孔口操作人员容易滑倒。一旦在孔口地面滑倒，容易跌入孔中，造成重大安全事故。冬期挖孔施工时，孔口地面积雪积水应及时清理，并在上面撒些炉灰。为安全起见，必要时可在孔口设置安全护栏。

5）桩身与基础梁混凝土冬期施工

①负温条件下进行沉管灌注桩施工，如果混凝土拌和物温度过低，容易在桩管内壁冻结，俗称“挂蜡”现象，导致混凝土灌注和下钢筋笼困难；同时由于地温较低，混凝土温度过低可能导致混凝土在地下强度增长过慢，甚至在冻土层中出现混凝土早期受冻现象。当气温低于0℃以下灌注混凝土时，应采取保温防冻措施。灌注时，混凝土的温度不得低于5℃。当气温在－10℃以下时，采取水和砂加热措施，通过计算确定材料加热温度，混凝土的入管温度不宜低于15℃。在桩身混凝土未达到设计要求强度50%以前不得受冻。

②冬期施工的灌注桩，对在冻土层内的桩身混凝土的养护，宜采用防冻剂与珍珠岩袋覆盖蓄热保温，或在桩顶平面内插入棒式电极进行混凝土养护。

③冬期桩基地梁灌注混凝土时应埋设铁皮管（管沿墙纵向坡度1%，以便冷凝水从溢水孔内流出）进行内部通蒸汽养护，梁表面覆盖珍珠岩袋保温，或在梁的上表面内插入电极进行电加热养护。

④冬期混凝土电加热养护时的升温速度，每小时不大于10℃；降温速度，每小时不大于5℃。电加热养护的最高温度控制在40℃左右为宜。当混凝土采用电加热养护时，电极的布置应保证混凝土内的温度均匀，同时应符合下列规定：

a.应在混凝土的外露表面覆盖后进行。

b.电压一般宜采用50～110V，在有安全措施的条件下，也可采用120～220V的电压。

c.混凝土在养护过程中，应注意观察其外露表面的湿度。当混凝土表面开始干燥时，应先停电切断电源后，以热水（温度在50～60℃）湿润混凝土表面，当混凝土养护到终凝后，要适时测定电加热养护线路的电流。湿润混凝土表面的热水可适量加入氯化钠，以调节电流。

⑤加强冬期施工中的测温工作。混凝土内的白铁预埋测温孔管，接缝要严密，以免水泥浆浸入管内造成堵塞，影响测温。测温孔要选择在有代表性的部位。测温管口要用保温材料（棉花、纱布等）临时堵塞，测温时再拔出，以免冷空气侵入管内，影响测温值的准确性。

电加热或蒸汽养护时，在升、降温阶段每小时测温一次，在恒温期间每两小时测温一次。在同一个构件内，全部测温孔应统一编号，并同时绘制测温孔布置图，认真做好温度检测记录。