淺論多年凍土地區(qū)鉆孔灌注樁基施工技術(shù)

1、<p>　　淺論多年凍土地區(qū)鉆孔灌注樁基施工技術(shù)</p><p>　　摘 要：近年來，我國的道路拓展越來越向縱深發(fā)展，施工也遇到了前所未有的難度，在凍土地區(qū)，橋梁的施工和其他地區(qū)有很大的不同，及要考慮到安全性，又必須將凍土區(qū)的土層和溫度考慮進(jìn)來，本文結(jié)合作者的一點經(jīng)驗，簡單總結(jié)了凍土區(qū)鉆孔灌注樁基的施工特點，和各位同仁做一參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 道路工程；凍土地區(qū)

2、；鉆孔；灌注樁 </p><p>　　中圖分類號：U41文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p>　　凍土與其他土類相比，最大的特點就是在熱力學(xué)方面的不穩(wěn)定。其既有一般土類的共性，同時又具有自身的特殊性。所以在凍土區(qū)進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，必須考慮對凍土擾動產(chǎn)生的凍脹、融沉現(xiàn)象，進(jìn)而對穩(wěn)定性的破壞，以及造成施工困難和影響構(gòu)造物整體穩(wěn)定性的情況。 </p><p>　　1、凍土

3、地區(qū)的工程特性 </p><p>　　受自然溫度影響，土體中的水分產(chǎn)生相變，水分凍結(jié)成冰，體積膨脹引起土體膨脹。同樣，在氣溫回暖，溫度升高的情況下，土體中的冰融化成水，會導(dǎo)致土體體積收縮。這種現(xiàn)象稱為土體的凍脹。 </p><p>　　土體凍脹情況在季節(jié)性凍土區(qū)較為明顯。凍土地基的凍脹性是影響橋梁工程穩(wěn)定性的重要因素。情況嚴(yán)重時，與樁表面凍結(jié)在一起的土體發(fā)生凍脹，會在鉆孔灌注樁表面產(chǎn)生切向

4、凍脹力，當(dāng)切向凍脹力大予樁頂恒載、樁身自重與凍層下方土體的摩擦力之和時，會導(dǎo)致樁體上拔，稱為凍拔現(xiàn)象。在冬季出現(xiàn)的上拱橋，就是因為凍拔現(xiàn)象產(chǎn)生的。 </p><p>　　土體融沉是在凍土融化時，在白重作用下，隨著土體中水分流失，土體體積縮小，地基整體下沉。有時會導(dǎo)致橋梁基礎(chǔ)外露，構(gòu)造物下沉，影響橋梁整體穩(wěn)定性。 </p><p>　　凍脹和融沉現(xiàn)象都是直接影響橋梁工程的重要因素，對于鉆孔樁

5、基礎(chǔ)，凍脹現(xiàn)象影響更大一些。 </p><p>　　2、鉆孔灌注樁施工工藝及方法 </p><p>　　2．1、施工工藝及方法 </p><p>　　首先測量放樣，定出基礎(chǔ)各樁的樁位。樁的縱橫允許偏差≤5cm，并在樁的前后左右分別設(shè)置護(hù)樁，隨時檢測樁的中心和標(biāo)高。鉆孔場地布置盡量采取以填代挖，以減少對原地表開挖引起的熱擾動。鉆機(jī)底座下發(fā)動機(jī)散熱部分宜鋪設(shè)聚苯乙烯泡沫

6、塑料隔熱板，以減少對地基土的熱侵入。鉆孔泥漿采用優(yōu)質(zhì)粘土，并采用制漿機(jī)制漿，存入鋼制泥漿池中?，F(xiàn)場設(shè)泥漿池、沉淀池各一個，串聯(lián)并用。鉆孔樁所需泥漿不得隨意就地排放，不得就近挖坑作泥漿池。鉆孔過程中，沉淀了的廢渣由人工裝入泥漿車外運至指定地點傾倒。在鉆進(jìn)過程中，經(jīng)常注意進(jìn)行泥漿循環(huán)，將鉆渣撈取，沉淀后及時排除，并隨時注意土層變化，對不同的土層采用不同的鉆進(jìn)速度及泥漿比重。待鉆至設(shè)計標(biāo)高后，經(jīng)巖樣確認(rèn)已進(jìn)入設(shè)計樁基地層后停止鉆進(jìn)并及時清孔。

7、灌注混凝土前，復(fù)測沉渣厚度，泥漿密度達(dá)到規(guī)范要求，射水?dāng)噭涌椎壮两祵?，然后進(jìn)行灌注。灌注過程中設(shè)專人經(jīng)常測量導(dǎo)管埋置深度，做好記錄，并且密切注意混凝土溫度的變化。在灌注完成后，應(yīng)在樁表面覆蓋草墊蓄熱保溫，起到樁頂養(yǎng)生的作用。 </p><p><b>　　2．2 、回凍 </b></p><p>　　由于采用鉆孔灌注樁，在樁基礎(chǔ)的施工過程中不可避免的對原地基造成一定的

8、擾動，施工活動產(chǎn)生的各種熱量——鉆孔的摩擦熱、回填料的熱量、灌注混凝土的水化熱等，使樁基地溫場急劇變化，引起樁基四周一定范圍內(nèi)的地基土升溫融化，隨著時間的推移，這部分樁基周圍的土又逐漸回到凍結(jié)狀態(tài)，這一過程稱為“回凍”。樁基回凍時間的長短直接影響后續(xù)施工進(jìn)度的快慢，回凍到什么狀態(tài)即能否回凍到接近天然狀態(tài)直接影響樁基的承載能力?；貎鲞^程受地基土的熱物理特性及樁的類型、大小、鉆孔方法及施工季節(jié)等各種因素的影響，樁基的回凍與混凝土的入模溫度、

9、灌注施工季節(jié)、凍土類型等因素有關(guān)。 </p><p>　　3、保證凍土條件下橋梁工程質(zhì)量的技術(shù)措施 </p><p><b>　　3．1、結(jié)構(gòu)措施 </b></p><p>　　根據(jù)多年凍土的工程性質(zhì)以及影響結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定性的因素，對于橋梁工程為了防止產(chǎn)生病害，設(shè)計上基礎(chǔ)采用深樁基礎(chǔ)，將樁基嵌入多年凍土內(nèi)一定的深度或穿過凍土層，以防止基礎(chǔ)產(chǎn)生變形。

10、 </p><p>　　3．2、減少切向凍脹力的技術(shù)措施 </p><p>　　切向凍脹力使凍土地區(qū)橋梁產(chǎn)生凍害的一個重要因素，因此在設(shè)計和施工時要充分考慮減小它的一些措施。如果凍土層薄通常采用換填粗顆粒土的方法，若凍土層較厚則要采取裝套管或涂膜潤滑油脂的方法，另外，在季節(jié)融化層內(nèi)并嵌入多年凍土層一定深度設(shè)永久護(hù)筒，并在護(hù)筒外涂油渣?？傊ＷC樁側(cè)面盡量光滑。 </p>&

11、lt;p>　　3．3、減小法向凍脹力的技術(shù)措施 </p><p>　　對于承臺主要是受法向凍脹力的影響，減小法向凍脹力一般采取以下措施：在凍脹丘地帶，設(shè)計采用高樁承臺，即將承臺懸空與地面≥50cm，以避免地面凍用凍脹時使承臺產(chǎn)生凍脹變形。在一般凍土地帶，將承臺底部換算50cm的粗顆粒土，有些地方還在承臺底鋪設(shè)lOcm的聚丙烯板作為緩沖層，以減小法向凍脹力的影響。 </p><p>　

12、　3．4、施工中遇到的問題及解決的方法 </p><p>　　凍土地層中往往夾有含土凍層，在鉆孔和灌注過程中，由于受外界溫度的影響，該層很易融化致使孔壁坍塌。解決方法只能加快成孔和灌注速度。某些地段樁基設(shè)計穿過多年凍土層，樁尖處于融區(qū)狀態(tài)，往往該處有地下潛水和流砂層的存在，使得成樁困難。解決方法只能采用跟護(hù)筒鉆進(jìn)鉆機(jī)，沒有其它更理想的方法。針對凍土區(qū)橋梁樁基施工，必須改變沿用的消極被動保護(hù)凍土的措施，采用積極主動

13、的保護(hù)凍土措施，即冷卻地基的辦法，以確保工程的穩(wěn)定。主要措施一般包括通風(fēng)管、拋石護(hù)坡與碎塊石互層通風(fēng)、熱棒(樁)、遮陽棚，熱半導(dǎo)體保溫材料和人工凍結(jié)技術(shù)等都可以有效地抬升多年凍土上限，保護(hù)凍土路基穩(wěn)定性。 </p><p>　　在凍土地區(qū)樁基施工中一般采用旋挖鉆施工方法，此方法在國內(nèi)比較成熟。但由于各種原因?qū)е滦阢@無法施工而必須采用沖擊鉆施工時，在采取以上工程措施時，只要把握住鉆孔灌注樁施工的各個環(huán)節(jié)，有針對地

14、采取工程措施，多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁問題可以有效地得到解決。 </p><p><b>　　4、具體操作步驟 </b></p><p><b>　　4．1、自然環(huán)境 </b></p><p>　　某公路是凍土橋位于通北林業(yè)局境內(nèi)，該橋所在位置原有地表被塔頭沼澤地覆蓋，冬夏兩季凍融深度約為2m，地下2～6m為常年永凍土層，由于

15、該地處于林區(qū)，土層沒有受到人為破壞。 </p><p><b>　　4．2、施工準(zhǔn)備 </b></p><p>　　在場地平整上施工單位采取了只填不挖的施工方法。這樣可以避免由于破壞地表隔熱層導(dǎo)致凍土層受到熱擾動加大的情況。 </p><p><b>　　4．3、成孔方案 </b></p><p>

16、　　成孔采用雙護(hù)筒施工，采用旋挖鉆進(jìn)行施工。內(nèi)護(hù)筒長度8m，外側(cè)涂1em后渣油，為永久護(hù)筒。內(nèi)護(hù)筒透過永凍層，防止孔壁凍土融化、滑塌。同時作為隔離樁周土與灌注樁的隔離層，減小樁周土凍脹對樁體產(chǎn)生的切向凍脹力。外護(hù)筒長2m，起到保護(hù)孔口防止孔口坍塌的作用。使用旋挖鉆有成孔速度快的優(yōu)勢?？梢詼p少孔壁凍土裸露時間，降低融化程度。同時可以減小與凍土層的摩擦、碰撞，降低熱擾動。相對于使用沖擊鉆可以更好的維護(hù)凍土的穩(wěn)定性。 </p>

17、<p>　　4．4、混凝土施工 </p><p>　　在材料選擇上，由于灌注樁位于多年凍土中，地下溫度低于0℃，施工單位使用了低溫早強(qiáng)混凝土來保證樁基礎(chǔ)的混凝土質(zhì)量。在混凝土灌注控制上，施工單位通過降低原材料溫度和夜間進(jìn)行混凝土灌注的方式來控制混凝土入模溫度，從而控制混凝土帶入樁中熱量，達(dá)到降低對凍土熱擾動達(dá)到最低的目的。 </p><p><b>　　5、結(jié)束語 &l

18、t;/b></p><p>　　從前面的內(nèi)容可以看出，在凍土地質(zhì)的條件下進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，要結(jié)合實際環(huán)境，制訂出有針對性的施工方案。無論是季節(jié)性凍土還是常年永凍土，我們都可以抓住其特性，從施工準(zhǔn)備、埋設(shè)護(hù)筒、成孔直到灌注混凝土，控制好各個環(huán)節(jié)，減小凍土對工程質(zhì)量的影響。在凍土地區(qū)樁基施工中一般采用旋挖鉆施工方法，此方法在國內(nèi)比較成熟。但由于各種原因?qū)е滦阢@無法施工而必須采用沖擊鉆施工時，在采取以上工程措

19、施時，只要把握住鉆孔灌注樁施工的各個環(huán)節(jié)，有針對地采取工程措施，多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁問題可以有效地得到解決。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]朱玉峰，武成平.高原凍土區(qū)橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)[J].山西建筑，2004（05） </p><p>　　[2]張國忠.凍土區(qū)橋梁旋挖鉆機(jī)灌注樁基施工[J].黑龍江