多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工

鄭義強，李薇薇

(雙鴨山市公路工程造價管理站)

多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工

鄭義強，李薇薇

(雙鴨山市公路工程造價管理站)

借鑒前嫩公路凍土橋孔灌注樁施工的工藝方法，淺談凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工的方法與心得。

凍土區(qū);鉆孔;灌注樁

凍土既有一般土類的共性，同時又具有特殊性質(zhì)的復雜土質(zhì)，與其他土類相比，凍土最大的特點是在熱力學方面的不穩(wěn)定。在凍土區(qū)進行橋梁鉆孔灌注樁施工，必須考慮由于施工對凍土擾動產(chǎn)生的凍脹、融沉現(xiàn)象，破壞凍土的穩(wěn)定性，造成施工困難和影響構(gòu)造物整體穩(wěn)定性的情況。鑒于這樣的情況，須在工程施工前制訂完善合理的施工方案，才能保障施工順利進行并且避免構(gòu)造物質(zhì)量和使用性受損。

1 凍土地基的凍脹融沉

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，會導致土體體積收縮。這種現(xiàn)象稱為土體的凍脹。

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)生切向凍脹力，當切向凍脹力大于樁頂恒載、樁身自重與凍層下方土體的摩擦力之和時，會導致樁體上拔，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。

土體融沉是在凍土融化時，在自重作用下，隨著土體中水分流失，土體體積縮小，地基整體下沉。有時會導致橋梁基礎(chǔ)外露，構(gòu)造物下沉，影響橋梁整體穩(wěn)定性。

凍脹和融沉現(xiàn)象都是直接影響橋梁工程的重要因素，對于鉆孔樁基礎(chǔ)，凍脹現(xiàn)象影響更大一些。

2 凍土地基對鉆孔灌注樁的影響

在鉆孔灌注樁施工中，會對凍土地基引入一定的熱量。在鉆孔時，鉆機與孔壁摩擦、撞擊會把一部分機械能轉(zhuǎn)化為熱能傳導給孔壁土體。在混凝土灌注后，灌注樁混凝土水化熱會給樁周土體帶來很大的熱擾動。在樁周土體融化后重新回凍時，會把熱量傳導給周圍的土體，導致凍結(jié)強度降低，致使樁的承載力下降，影響其穩(wěn)定性。所以，我們在進行鉆孔灌注樁施工時要盡量考慮到更多的影響因素，比如，控制鉆機頻率和沖程，控制混凝土入孔溫度，控制成孔后閑置時間等。

3 前嫩公路凍土橋鉆孔灌注樁施工

現(xiàn)階段對于凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工已經(jīng)有很多有針對性的實際施工經(jīng)驗被總結(jié)出來并通過了相關(guān)部門科技成果鑒定，如在2012年初黑龍江省科技廳通過的，由龍建公司馬義春所著的《多年凍土層沖擊鉆孔施工技術(shù)研究》，提出了很多優(yōu)秀的施工工藝和方法，并且已經(jīng)應(yīng)用到了實際施工當中。

在施工前，要結(jié)合具體自然環(huán)境，做好地質(zhì)及水文勘探，根據(jù)實際情況完善施工方案，盡量減小凍土對橋梁質(zhì)量的影響。

下面是前嫩公路K103+740凍土橋施工中，制訂的部分針對凍土施工的措施描述，可以作為案例供大家參考。

3.1 自然環(huán)境

前嫩公路是自伊春市前鋒農(nóng)場經(jīng)北安至嫩江的一條高等級公路，K103+740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2 m，地下2～6 m為常年永凍土層，由于該地處于林區(qū)，土層沒有受到人為破壞。

3.2 施工準備

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致凍土層受到熱擾動加大的情況。

3.3 成孔方案

成孔采用雙護筒施工，采用旋挖鉆進行施工。

內(nèi)護筒長度8 m，外側(cè)涂1 cm后渣油，為永久護筒。內(nèi)護筒透過永凍層，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。

外護筒長2 m，起到保護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凍土的穩(wěn)定性。

3.4 混凝土施工

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，達到降低對凍土熱擾動達到最低的目的。

4 結(jié)語

從前面的內(nèi)容可以看出，在凍土地質(zhì)的條件下進行鉆孔灌注樁施工，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，從施工準備、埋設(shè)護筒、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。我們期待著有更多成熟、完善的凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工藝、工法來指導施工。

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1008-3383(2012)11-0061-01

2012-06-12