摘要
在实际工程中，通常存在一些规模较大，施工工期较长，需要越冬的基坑。而基坑的安全越冬，必须做好保温防护工作。本文依托蒙古国首都乌兰巴托市某建筑深基坑工程，对深基坑安全越冬保温防护技术开展研究，通过采用B2级聚苯板对基底土进行保温防冻；采取搭设暖棚的方式对基坑侧壁渗漏区域进行保温；采用电伴热，外加岩棉的保温措施，使基坑正常降水。根据现场实际施工情况，以上的保温防护技术对基坑安全越冬是有效的，并可为今后基坑工程安全越冬的保温防护提供借鉴。
蒙古国地处北纬41.7°~51.6°，冬季为11月到次年4月，年平均最低气温约-36℃。在实际的工程中，通常存在一些规模较大，施工工期较长，需要越冬的基
本文依托蒙古国首都乌兰巴托市某建筑深基坑工程，根据现场施工现状，从基坑底部防冻、基坑侧壁防冻及冬季降水维持3个方面进行保温防护研
蒙古国首都乌兰巴托市某建筑基坑平面形状呈“凸”字形，平面尺寸约为65×60 m，基坑面积约2970
本工程基坑支护采用护坡桩+预应力锚索支护结构，分为6个支护区段（见
图1 基坑支护桩平面布置
Fig.1 Layout plan of support pile of the foundation pit
场地埋深45 m范围内的土层按照其土性类别差异共划分为6个工程地质层，自上而下分别描述如下：
人工填土层（tQⅣ）：浅黄—黑褐色，以粘土质砾为主，含建筑垃圾，土层厚度0.8~1.5 m。
第四系：
①含砂粘土质砾（apQⅢ-Ⅳ）：浅黄色，冲洪积土，土层厚度1.8~21.1 m，冻结深度3.51 m。
②级配良好砾（apQⅢ-Ⅳ）：浅黄色，级配良好的冲积砾石，石块分布较宽，土层厚度1.2~5.6 m，冻结深度3.51 m。
③级配良好砂—粘土质砂（apQⅢ-Ⅳ）：浅黄色，冲洪积土，级配良好，土层厚度1.8~1.9 m，冻结深度2.99 m。
④含砾石粘土质砂（apQⅢ-Ⅳ）：棕至淡黄色，冲洪积土，土层厚度1.8~21.1 m，冻结深度2.46 m。
上第四系—下白垩系：
⑤含砾石粘土质砂（LK1）：珍珠灰至白灰色，含砾石的粘土质砂来源于湖泊，无钻孔穿透该层，最大揭露厚度26.5 m，冻结深度2.46 m。
本场地共发现2层地下水，含水层均为含砂粘土质砾层。第1层水初见水位埋深5.5~7.0 m，稳定水位埋深5.1~6.5 m，含水层厚度约为1.5~3.3 m。第2层水水位埋深为9.7~13.5 m，含水层厚度约为0.5~1.0 m。
基坑越冬前，整体已开挖至-16.2 m标高，基坑内剩余总土方量虚方约3600
基坑越冬前，护坡桩、冠梁已经全部施工完成。4-4支护区段第5道锚杆未完成，5-5区段、6-6区段的第4道锚杆正在施工中。基坑侧壁共有5处明显渗漏区域。有的区域侧壁渗漏最高点已至第1道腰梁，有的区域流水情况严重。基坑越冬，天气寒冷，侧壁渗漏将导致冻胀问题，使基坑的安全性降
由于基坑所在地年平均最低温度约-36.0℃，现场余土不足以满足场地地基保温覆盖的要求，为保证基坑安全过冬，需采用保温材料对基底土进行保温防冻。我国东北地区冬季基坑底部大多采用珍珠岩进行保温覆盖，以保证基底土不被冻结。本项目位于蒙古国，项目所需的施工材料均从我国运送，蒙古国11月份将进入冬季，根据项目进度，基坑越冬准备时间只有1个月。而现场有用于建筑墙体保温的B2级聚苯板，该材料也具有保温防冻功能。考虑到造价成本及工程进度，本工程最终选用B2级聚苯板对基底土进行保温防冻。
基坑侧壁之前渗漏严重的区域，施工现场已搭设暖棚，该方式对于基坑侧壁渗漏区的防冻有很好的效果，且造价成本低，施工操作简单。本次对于新出现的渗漏区域，沿用现场搭设暖棚的方式，保证侧壁渗漏区越冬时不会发生冻结。
冬季降水维持采用电伴热，外加岩棉（厚度25 mm）保温的措施。和传统的蒸汽及热水伴热相比，电伴热具有以下显著优点：（1）电伴热装置简单，发热温度均匀；（2）节约能源，电伴热一般都实行自动控制，可以根据所伴热物体的温度变化，而自动调节消耗的能量；（3）适用范围广；（4）容易控制，可通过温度控制系统；（5）施工简便，日常维护量小。
膨胀珍珠岩导热系数为0.070 W/（m·K
本工程基坑面积约2970
图2 基底保温分区及侧壁暖棚搭设区域
Fig.2 Sub‑areas for cold‑insulation and areas with warm shed on side
已完成垫层和塔吊部分（Ⅰ区）的区域面积约490
图3 垫层及塔吊基础处保温断面
Fig.3 Cold‑insulation section of cushion and tower crane foundation
Ⅰ区及Ⅰ1区聚苯板厚度计算：本场地冻土深度按3.60 m考虑，Ⅰ区及Ⅰ1区垫层厚度250 mm，塑料布顶覆土或多层板厚度50 mm，合计300 mm，H=3.6-0.3=3.3 m，聚苯板对土壤冻结影响系数按β=3.8计算，则h=H/β=3.3/3.8=0.868 m。综合考虑聚苯板上覆棉毡、塑料布等保温措施及聚苯板保温效果优于膨胀珍珠岩，取聚苯板厚度80 cm，可满足Ⅰ区及Ⅰ1区冬季基底不受
Ⅱ区为基坑北侧及南侧加深区域，该区域坑底标高为-20.45 m，区域面积为377.50
Ⅲ区为基坑东北侧加深区，该区基底标高为-18.65 m，区域面积为128.82
除上述区域及搭设暖棚区域（Ⅴ区）外，其余为Ⅳ区。该区域均已开挖至基底，基底标高为-16.20 m，面积约1698.4
图4 覆土及西侧未开挖至基底区域保温断面图
Fig.4 Covering and treatment of the west side without excavation to the base
Ⅳ区聚苯板厚度计算如下：本场地冻土深度按3.60 m考虑，Ⅳ区先覆盖2.00 m厚虚土，松散土对土壤冻结影响系数β=1.
基坑侧壁渗漏区域，采取搭设暖棚的方式进行保温，暖棚高度应高于漏水点。暖棚搭设具体位置参见
（1）1号区域：暖棚搭设总长约26 m，该区域侧壁渗漏最高点至第2道腰梁，暖棚应搭设至第2道钢腰梁（约-8.00 m）处，搭设底标高为-15.95 m，搭设高度约8.00 m。
（2）2号区域：暖棚搭设总长约27 m，该区域侧壁渗漏最高点至第1道腰梁，暖棚应搭设至第1道钢腰梁（约-5.00 m）处，搭设高度约11.00 m。由于2号区域东南角处流水情况严重，为防止溅入砖胎模内部的水流入垫层，在暖棚脚手架内侧砌筑厚120 mm、高200 mm的挡水台，同时在此处砖胎模底部间隔3 m设置240×200 mm的流水口，将溅出的水有序的导流入排水沟内集中抽走，保证垫层处的保温效果（见
图5 2号区域侧壁渗漏部位防护措施
Fig.5 Protection for the leakage part of the foundation pit in the 2# area
（3）3号区域：暖棚搭设总长约12 m，该区域侧壁渗漏最高点至第2道腰梁，暖棚应搭设至第2道钢腰梁（约-8.00 m）处，搭设底标高为-16.2 m，搭设高度约8.20 m。
（4）4号区域：暖棚搭设总长约26 m，该区域侧壁渗漏最高点至第3道腰梁，暖棚应搭设至第3道钢腰梁（约-11.00 m）处，搭设底标高为-16.2 m，搭设高度约5.20 m。
（5）5号区域：暖棚搭设总长约17 m，该区域侧壁渗漏最高点至第2道腰梁，暖棚应搭设至第2道钢腰梁（约-8.00 m）处，搭设底标高为-16.2 m，搭设高度约8.20 m。
暖棚内使用电暖气进行取暖，设置专箱、专线接入电暖气，接入电暖气数量根据暖棚大小进行调整，保证保温棚内温度不低于0 ℃。同时在暖棚内放入酒精温度计，对暖棚内进行温度监测。为保证暖棚钢管架整体稳定，暖棚钢管架与腰梁或支护桩应有可靠连接，尤其是较高的部位。
本工程排水管道材料为碳钢，管径为300 mm和150 mm两种规格，冬季降水，排水管道采用电伴热，外加岩棉（厚度25 mm）保温的措施，确保降水的正常进行。电伴热散热量的计算及部分参数的取值参考国家建筑标准设计图集（图集号03S401）中电伴热设计说明章节及供货方提供的产品说明书，本工程选用的电伴热功率为Qm=25 W/m。
电伴热散热量计算公式：
式中：Q——每米管道的散热量，W/m；q——管道的散热量，1 ℃/mh；Δt=Tw-TH；TW——维持温度，取5℃；TH——环境最低温度，取-36℃；K——保温材料导热系数，取0.044；C——管道材料修正系数，取1；E——安全系数，取1.2。
经过计算，管径300 mm的排水管，每米管道采用5根伴热电缆直线敷设；管径150 mm的排水管，每米管道采用3根伴热电缆直线敷设。
本工程基坑监测内容包括基坑水平位移监测、竖向位移监测、锚索轴力监测，基坑西北侧办公楼（Max tower）及东北侧3层公寓楼水平和沉降位移监测。基坑越冬时间为11月至次年4月，本次数据分析采用10月至次年5月的监测数据。基坑监测点平面布置详见
图6 基坑监测点平面布置
Fig.6 Layout plan of monitoring points of the foundation pit
基坑水平及竖向位移监测点共有15个，本次选取2、6、9、13、15号的监测数据进行分析。根据监测报告，水平及竖向位移监测变形累计控制值的绝对值均为35 mm，由
图7 基坑水平位移监测累计量
Fig.7 Accumulated value of horizontal displacement monitoring for foundation pits
图8 基坑竖向位移监测累计量
Fig.8 Accumulated value of vertical displacement monitoring for foundation pits
本基坑安全等级为一级，1-1/第2道锚杆轴向拉力标准值Nk=516 kN，3-3/第2道锚杆Nk=250 kN，3-3/第3道锚杆Nk=426 kN，4-4/第3道锚杆Nk=463 kN。锚索轴力控制值≮0.65f锁（锚杆锁定值）或≯0.8Rk（锚杆极限抗拔承载力标准值），根据
图9 基坑锚索轴力监测值
Fig.9 Monitoring values of axial force of anchor cables in foundation pits
（1）本工程采用B2级聚苯板对基底土进行保温防冻，次年五月复工时，先将基底开挖至设计标高，然后均匀布置钎探点，对地基土进行钎探测试，钎探结果表明越冬过后地基土均匀，接着进行地基土静载荷试验，试验结果表明，越冬后地基土承载力依然满足要求。说明采用B2级聚苯板对坑底土保温防冻是有效的。
（2）基坑侧壁渗漏区域采取搭设暖棚的方式进行保温。基坑过冬期间，桩间护壁大面积裸露在空气中，其后的桩间土出现冻结，并产生冻胀，造成桩间护壁开裂。次年春季复工，将受损、开裂、脱落及存在安全隐患部位的桩间护壁混凝土清除，重新喷射了混凝土。根据监测结果，基坑水平、竖向位移，锚索轴力，基坑东北侧3层公寓楼及西北侧办公楼水平及沉降位移监测均正常，监测数据均未超出控制值。说明对基坑侧壁采取的越冬措施保证了基坑及周边建筑物的安全。
（3）基坑冬季降水维持采用电伴热，外加岩棉（厚度25 mm）保温的措施。根据降水井内水位的监测，井内水位越冬期间均维持在-17.5~-18.0 m，满足降水维持要求。说明保温措施有效。
本工程采用B2级聚苯板对坑底土壤进行保温防冻；采取搭设暖棚的方式对基坑侧壁渗漏区域进行保温；采用电伴热，外加岩棉的保温措施，确保了基坑降水的正常进行。
该基坑历经寒冬，第2年春季复工时，基坑及周边建筑物各项监测指标均满足相关规范要求。说明以上的保温防护技术对基坑安全越冬是有效的。该技术可为今后基坑工程安全越冬的保温防护提供借鉴。
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