浅论多年冻土地区钻孔灌注桩基施工技术

'浅论多年冻土地区钻孔灌注桩基施工技术摘要：近年来，我国的道路拓展越来越向纵深发展，施工也遇到了前所未有的难度，在冻土地区，桥梁的施工和其他地区有很大的不同，及要考虑到安全性，又必须将冻土区的土层和温度考虑进来，本文结合作者的一点经验，简单总结了冻•上区钻孔灌注桩基的施工特点，和各位同仁做一参考。关键词：道路工程；冻土地区；钻孔；灌注桩中图分类号：U41文献标识码：A冻十与其他土类相比，最大的特点就是在热力学方面的不稳定。其既有一般土类的共性，同时又具有自身的特殊性。所以在冻土区进行钻孔灌注桩施工，必须考虑对冻土扰动产生的冻胀、融沉现象，进而对稳定性的破坏，以及造成施工困难和影响构造物整体稳定性的情况。1、冻土地区的工程特性受自然温度影响，土体中的水分产生相变，水分冻结成冰，体积膨胀引起土体膨胀。同样，在气温回暖，温度升高的情况下，土体中的冰融化成水，会导致土体体积收缩。这种现象称为土体的冻胀。土体冻胀情况在季节性冻土区较为明显。冻土地基的冻胀性是影响桥梁丁程稳定性的重要因素。情况严重时，与桩表向冻结在一起的土体发生冻胀，会在钻孔灌注桩表面产生切向冻胀力，当切向冻胀力大予桩顶恒载、 桩身自重与冻层下方土体的摩擦力之和时，会导致桩体上拔，称为冻拔现象。在冬季出现的上拱桥，就是因为冻拔现象产生的。土体融沉是在冻土融化时，在白重作用下，随着土体中水分流失，土体体积缩小，地基整体下沉。冇时会导致桥梁基础外露，构造物下沉，影响桥梁整体稳定性。冻胀和融沉现象都是直接影响桥梁工程的重要因素，对于钻孔桩基础，冻胀现象影响更大一些。2、钻孔灌注桩施工工艺及方法2.1、施工工艺及方法首先测量放样，定出基础各桩的桩位。桩的纵横允许偏差W5cm,并在桩的前后左右分别设置护桩，随时检测桩的中心和标高。钻孔场地布置尽量采取以填代挖，以减少对原地表开挖引起的热扰动。钻机底座下发动机散热部分宜铺设聚苯乙烯泡沫塑料隔热板，以减少对地基土的热侵入。钻孔泥浆采用优质粘土，并采用制浆机制浆，存入钢制泥浆池屮。现场设泥浆池、沉淀池各一个，串联并用。钻孔桩所需泥浆不得随意就地排放，不得就近挖坑作泥浆池。钻孔过程中，沉淀了的废渣山人丁装入泥浆车外运至指定地点倾倒。在钻进过程中，经常注意进行泥浆循环，将钻渣捞取,沉淀后及时排除，并随时注意土层变化，对不同的土层采用不同的钻进速度及泥浆比重。待钻至设计标高后，经岩样确认已进入设计桩基地层后停止钻进并及时清孔。灌注混凝土前，复测沉渣厚度，泥浆密度达到规范要求，射水搅动孔底沉降层，然后进行灌注。灌注过程中设专人经常测量导 管埋置深度，做好记录，并口密切注意混凝土温度的变化。在灌注完成后,应在桩表面覆盖草垫蓄热保温，起到桩顶养生的作用。2.2、回冻由于采用钻孔灌注桩，在桩基础的施工过程中不可避免的对原地基造成一定的扰动，施工活动产生的各种热量——钻孔的摩擦热、回填料的热量、灌注混凝土的水化热等，使桩基地温场急剧变化，引起桩基四周一定范围内的地基土升温融化，随着时间的推移，这部分桩基周围的土又逐渐冋到冻结状态，这一过程称为“冋冻”。桩基冋冻时间的长短直接影响后续施工进度的快慢，回冻到什么状态即能否回冻到接近天然状态直接影响桩基的承载能力。冋冻过程受地基土的热物理特性及桩的类型、大小、钻孔方法及施工季节等各种因素的影响，桩基的回冻与混凝土的入模温度、灌注施工季节、冻土类型等因素有关。3、保证冻土条件下桥梁工程质量的技术措施3・1、结构措施根据多年冻土的工程性质以及影响结构物稳定性的因素，对于桥梁工程为了防止产生病害，设计上基础采用深桩基础，将桩基嵌入多年冻土内一定的深度或穿过冻土层，以防止基础产生变形。3.2、减少切向冻胀力的技术措施切向冻胀力使冻土地区桥梁产生冻害的一个重要因素，因此在设计和施工时要充分考虑减小它的一些措施。如果冻土层薄通常采用换填粗颗粒 土的方法，若冻土层较厚则耍釆取装套管或涂膜润滑油脂的方法，另外，在季节融化层内并嵌入多年冻土层一定深度设永久护筒，并在护筒外涂油渣。总之，要保证桩侧面尽量光滑。2.3、减小法向冻胀力的技术措施对于承台主要是受法向冻胀力的影响，减小法向冻胀力一般采取以下措施:在冻胀丘地带，设计采用高桩承台，即将承台悬空与地面250cirb以避免地面冻用冻胀时使承台产生冻胀变形。在一般冻土地带，将承台底部换算50cm的粗颗粒土，有些地方还在承台底铺设10cm的聚丙烯板作为缓冲层，以减小法向冻胀力的影响。3.4、施工中遇到的问题及解决的方法冻土地层中往往夹有含土冻层，在钻孔和灌注过程中，由于受外界温度的影响，该层很易融化致使孔壁坍塌。解决方法只能加快成孔和灌注速度。某些地段桩基设计穿过多年冻土层，桩尖处于融区状态，往往该处有地下潜水和流砂层的存在，使得成桩困难。解决方法只能采用跟护筒钻进钻机，没有其它更理想的方法。针对冻土区桥梁桩基施工，必须改变沿用的消极被动保护冻土的措施，采用积极主动的保护冻土措施，即冷却地基的办法，以确保工程的稳泄。主要措施-般包扌舌通风管、抛石护坡与碎块石互层通风、热棒（桩）、遮阳棚，热半导体保温材料和人工冻结技术等都可以有效地抬升多年冻土上限，保护冻土路基稳定性。在冻讥地区桩基施工中一般采用旋挖钻施工方法，此方法在国内比较 成熟。但由于各种原因导致旋挖钻无法施工而必须采用冲击钻施工时，在采取以上工程措施时，只要把握住钻孔灌注桩施工的各个环节，有针对地采取工程措施，多年冻土区钻孔灌注桩问题可以有效地得到解决。1、具体操作步骤4・1、自然环境某公路是冻土桥位于通北林业局境内，该桥所在位置原有地表被塔头沼泽地覆盖，冬夏两季冻融深度约为2m,地下2〜6m为常年永冻土层，由于该地处于林区，土层没有受到人为破坏。2.2、施工准备在场地平整上施工单位釆取了只填不挖的施工方法。这样可以避免由于破坏地表隔热层导致冻土层受到热扰动加大的情况。2.3、成孔方案成孔采用双护筒施工，采用旋挖钻进行施工。内护筒长度8m,外侧涂lcm后渣油，为永久护筒。内护筒透过永冻层，防止孔壁冻土融化、滑塌。同时作为隔离桩周土与灌注桩的隔离层，减小桩周土冻胀对桩体产生的切向冻胀力。外护筒长2叫起到保护孔口防止孔口坍塌的作用。使用旋挖钻有成孔速度快的优势。可以减少孔壁冻土裸露时间，降低融化程度。同时可以减小与冻土层的摩擦、碰撞，降低热扰动。相对于使用冲击钻可以更好的维护冻土的稳定性。4.4、混凝土施工 在材料选择上，山于灌注桩位于多年冻土中，地下温度低于0°C,施工单位使用了低温早强混凝土來保证桩基础的混凝土质量。在混凝土灌注控制上，施工单位通过降低原材料温度和夜间进行混凝土灌注的方式来控制混凝土入模温度，从而控制混凝土带入桩中热量，达到降低对冻土热扰动达到最低的目的。5、结朿语从前面的内容可以看出，在冻土地质的条件下进行钻孔灌注桩施工，要结合实际环境，制订出有针对性的施工方案。无论是季节性冻土还是常年永冻土，我们都可以抓住其特性，从施工准备、埋设护筒、成孔直到灌注混凝土，控制好各个环节，减小冻土对工程质量的影响。在冻土地区桩基施工屮一般采用旋挖钻施工方法，此方法在国内比较成熟。但由于各种原因导致旋挖钻无法施工而必须釆用冲击钻施工时，在采取以上工程措施时，只要把握住钻孔灌注桩施工的各个环节，有针对地采取工程措施，多年冻土区钻孔灌注桩问题可以有效地得到解决。参考文献：[1]朱玉峰，武成平•高原冻土区桥梁基础施工技术[J]・山西建筑，2004(05)[2]张国忠•冻土区桥梁旋挖钻机灌注桩基施T[J]・黑龙江交通科技，2012(07)'