寒冷地区（最冷月平均气温≤-10℃，冻结深度≥1.0m）房屋基础长期受冻胀作用影响（冻胀力可达100-300kPa），易导致基础隆起、墙体开裂（传统基础冻胀变形超15mm，裂缝发生率超20%），严重影响建筑安全与使用寿命（维修周期缩短至5-8年）。当前存在“防冻胀设计单一（仅依赖埋深增加，成本上升25%）、地基处理针对性不足（黏性土地基处理后冻胀率仍超8%）、冻胀监测缺失（无法及时预警变形风险）”等问题。据统计，科学防冻胀设计与精准地基处理可使冻胀危害减少90%，基础耐久性提升60%，契合《建筑地基基础设计规范》中“寒冷地区基础防冻胀”要求，相关研究对寒冷地区建筑工程高质量发展意义重大。

1.寒冷地区房屋基础冻胀的作用机理与影响因素

需解析冻胀产生的核心机制，明确关键影响因素，为设计与处理提供依据。冻胀机理：寒冷地区地基土中水分在负温下冻结形成冰晶体，体积膨胀（水结冰体积增大9%），冰晶体生长产生冻胀力（分为切向冻胀力、法向冻胀力），当冻胀力超过基础与地基土的抗剪强度时，引发基础隆起、位移（黏性土地基冻胀位移可达20mm）；春季冻土融化时，土颗粒间孔隙水增加，地基土承载力下降（降幅超40%），导致基础沉降，形成“冻胀-融沉”循环破坏。影响因素：土质类型（粉质黏土、粉土冻胀性最强（冻胀率10%-15%），砂土冻胀性弱（冻胀率＜3%），碎石土基本不冻胀）；含水率（地基土含水率超液限10%时，冻胀力显著增大（每增加5%含水率，冻胀力提升15%））；冻结深度（冻结深度每增加0.5m，冻胀作用影响范围扩大30%，我国东北部分地区冻结深度达2.0-2.5m）；外界荷载（基础上部荷载不足（＜50kPa）时，难以抵抗冻胀力，易发生隆起）。

2.寒冷地区房屋基础防冻胀的核心设计要点

需从“埋深控制、材料选择、结构优化”多维度制定设计方案，削减冻胀危害。基础埋深设计（按当地最大冻结深度确定埋深，粉质黏土、粉土地基埋深需超冻结深度100-150mm，砂土地基可适当减小（超冻结深度50-80mm）；采用“浅埋+防冻层”组合设计（基础埋深较传统减少30%），在基础下方铺设200-300mm厚级配砂石防冻层（粒径5-20mm，含泥量≤3%），阻断水分迁移，冻胀率降低至5%以下）；材料优化设计（基础采用C35及以上混凝土（抗冻等级≥F200，能承受200次冻融循环），掺入引气剂（含气量3%-5%），提升混凝土抗冻性；基础侧面涂刷沥青类防腐防冻涂层（厚度≥2mm），减少水分渗透与冻胀力传递）；结构抗冻设计（条形基础增设横向肋梁（间距2-3m，截面尺寸200mm×300mm），增强基础整体刚度（提升40%），分散冻胀力；独立基础之间设置连梁（截面尺寸150mm×250mm），避免单个基础因冻胀产生不均匀位移（位移差控制在2mm以内））。

3.寒冷地区房屋地基处理的关键技术实践

需针对不同地基土类型，采用“改良+加固”组合技术，降低冻胀性、提升承载力。黏性土地基处理（采用“换填+强夯”组合工艺：挖除表层1.0-1.5m厚冻胀性黏土，换填级配砂石（掺3%-5%水泥），分层压实（压实系数≥0.96）；对换填层进行强夯处理（单击夯击能2000-3000kN・m），地基承载力提升35%，冻胀率从12%降至4%以下；设置塑料排水板（间距1.0-1.5m，深度超冻结深度0.5m），加速水分排出，减少冻胀水源）；砂土地基处理（采用“振冲加密+土工格栅”技术：振冲加密深度超冻结深度0.8m，加密后砂土相对密实度≥0.85，承载力提升25%；在基础下方铺设2层双向土工格栅（抗拉强度≥50kN/m），增强地基整体性，抑制局部冻胀变形（变形量≤3mm））；特殊地基处理（季节性冻土区杂填土地基，采用“注浆加固+保温层”工艺：通过高压注浆（水泥浆配合比1:1.5）填充孔隙，提升地基密实度（孔隙率从25%降至12%）；在地基表面铺设100-150mm厚XPS保温板（导热系数≤0.03W/(m・K)），延缓冻土冻结速度，减少冻胀作用时间）。

4.防冻胀设计与地基处理的工程应用效果验证

需通过实际工程数据，量化展现技术应用的结构安全与经济价值。工程应用：某东北城市住宅小区（12栋6层住宅楼，地基为粉质黏土，最大冻结深度1.8m），采用“浅埋+防冻层”基础设计、“换填+强夯”地基处理技术。应用效果：基础冻胀变形量监测值3.2-4.8mm，远低于规范限值（10mm）；房屋竣工后5年，墙体裂缝发生率0.3%，较传统工艺（18%）大幅降低；地基承载力稳定在170kPa以上，满足设计要求（150kPa）；冬季基础维修成本从传统的20万元/年降至6万元/年，全生命周期成本降低65%。验证方法：冻胀变形监测（在基础周边布设沉降观测点，每15天监测1次，连续监测3个冻融周期，变形量均≤5mm）；承载力检测（采用平板载荷试验，检测点合格率100%，承载力特征值达标率100%）；结构安全性评估（墙体裂缝宽度检测（均≤0.2mm），结构整体稳定性符合规范要求）。

结束语

寒冷地区房屋基础防冻胀设计与地基处理技术实践，通过“机理分析明确冻胀根源、多维度设计削减冻胀力、针对性处理改良地基”，突破传统基础“重埋深轻优化、重施工轻适配”的局限。实践表明，该技术可有效控制冻胀变形，保障房屋结构安全，延长使用寿命，为寒冷地区建筑工程提供可靠技术路径。未来需进一步探索智能监测技术（如布设光纤传感器实时监测冻胀变形）、低碳处理工艺（采用工业固废改良地基土）、新型保温材料（气凝胶保温层），推动寒冷地区房屋基础技术向“更精准、更绿色、更智能”升级，为寒冷地区人居环境改善提供更强支撑。

参考文献:

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