凍土區(qū)橋梁樁基的施工處理技術(shù)

史春輝

(錦州市大通公路勘察設(shè)計院，遼寧 錦州 121000)

隨著公路橋梁工程項目的增多，凍土區(qū)橋梁建設(shè)也越來越常見。由于凍土區(qū)具有較為敏感的工程特性，所以橋梁樁基的施工處理技術(shù)與常規(guī)地質(zhì)有所不同，施工時要考慮的因素較多。凍土區(qū)橋梁樁基施工所產(chǎn)生的熱量會對凍土的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響。尤其是混凝土灌注樁所產(chǎn)生的水化熱，對凍土會產(chǎn)生很大的熱擾動，導致凍土的凍結(jié)強度下降，進而影響樁基土的承載力。因此，基于凍土的工程特性，采用合理的處理技術(shù)，進行凍土區(qū)橋梁樁基施工非常關(guān)鍵。

1 凍土地基的工程特性

1.1 凍脹性

受氣溫高低變化的影響，土體中的水分會產(chǎn)生相變，這種相變會導致土體體積發(fā)生膨脹或收縮變化。土體膨脹稱為凍脹，土體收縮稱為融化。凍脹是由于氣溫下降時，土體中的水分凍結(jié)成冰，體積相應(yīng)膨脹而引起的。凍土地基的凍脹性與土體埋深、土體的含水量、土顆粒的粒徑以及土體的密度等因素有關(guān)。通常情況下，凍土地基的凍脹性，對橋梁樁基的穩(wěn)定性會產(chǎn)生直接影響。

1.2 凍脹力

在封閉的體系中，土體在凍結(jié)時，凍土會因為水分冰結(jié)擴張而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。在開放的體系中，水會沿土顆粒的孔隙侵入，并凍結(jié)產(chǎn)生凍脹力。在橋梁工程中，當凍脹力作用于基礎(chǔ)表面時，橋梁結(jié)構(gòu)物的重量和附加荷載無法與之平衡時，橋梁樁基將在凍脹力的作用下，產(chǎn)生凍脹變形，持續(xù)發(fā)展便會對橋梁的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。由于凍脹力作用于橋梁樁基礎(chǔ)的部位和方向不同，可將凍脹力劃分為切向凍脹力、水平凍脹力以及法向凍脹力三種類型。切向凍脹力就是指平均作用于基礎(chǔ)側(cè)表現(xiàn)上的凍脹力。它是凍土區(qū)橋梁樁基所承受的主要力系之一，設(shè)計時應(yīng)該對切向凍脹力進行充分考慮，避免橋梁樁基礎(chǔ)在切向凍脹力的作用下發(fā)生上拔變形等病害；水平凍脹力是指水平作用于橋梁樁基礎(chǔ)表面的力；法向凍脹力是指垂直作用在基礎(chǔ)底面上的力。

1.3 融沉性

當大氣溫度上升，土地融化時，土體在自重的作用下，會不斷下沉，同時孔隙水也會隨之消散，此時便表現(xiàn)為凍土的融沉狀態(tài)。凍土在融沉過程中，土體中的冰會轉(zhuǎn)化成水，體積隨之減小，而且冰融化所形成的水也會不斷消散，土體的孔隙變小，土體密度增加。凍土的沉融性與凍土的粒度成分、含冰量、密度以及孔隙水的消散等因素有著直接的關(guān)系。

2 凍土區(qū)的樁基施工技術(shù)要點

2.1 施工準備

2.1.1 施工人員、機械及材料的準備

（1）進場前，組織相關(guān)技術(shù)人員和施工人員，認真學習凍土工程特性及施工規(guī)范、細則。

（3）對各類施工機械設(shè)備進行科學的選擇和調(diào)配，機械設(shè)備要求能夠滿足凍土區(qū)施工機械的性能要求。

（4）凍土區(qū)的橋梁樁基施工對鉆機要求較高，可采用施工效率高的旋挖鉆機進行鉆進。

（5）根據(jù)施工進度安排，做好施工材料的準備工作；對測量控制樁進行設(shè)置，并進行必要的保護，以保證其穩(wěn)定性。

2.1.2 場地準備

（1）對樁位進行測量放線，明確各樁基礎(chǔ)的準確位置。

（2）將樁的縱橫偏差控制在±5cm范圍內(nèi)。

（3）在樁位的周圍設(shè)置好護樁，以方便施工時對樁中心和標高進行隨時測量。

目前，我國高校財務(wù)風險管控存在的主要問題是一些高校對內(nèi)部控制缺少有效的認識、內(nèi)部控制缺少有效的監(jiān)督、內(nèi)部控制制度不健全。這主要體現(xiàn)在以下三個方面。

（4）在布置鉆孔場地時盡量以填代挖，以減少對原凍土層的熱擾動。

（5）采用聚苯乙烯泡沫隔板，對鉆機底座進行鋪墊，避免鉆機發(fā)動機散熱對凍土的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

2.2 護筒埋設(shè)

在凍土區(qū)的橋梁樁基工程中，護筒的作用不僅僅是保護孔口，保證鉆孔作業(yè)的順利實施，它還可能有效提高凍土作用下樁基礎(chǔ)的抗拔力。護筒埋設(shè)要注意以下幾點：

（1）埋設(shè)深度應(yīng)該超過凍土上限一定深度，如果基土為多年凍土區(qū)，護筒的埋深要大于凍土上限以下0.5m；

（2）在護筒外表涂刷一層渣油，以降低護筒表現(xiàn)的親水程度，增加護筒的抗拔能力；

（3）選擇5～6mm厚度的鋼板制作護筒，制作好的護筒內(nèi)徑要求比樁徑大15～20cm；

（4）由于需要在護筒表面涂刷渣油，所以埋設(shè)方法與常規(guī)有所不同；

（5）當?shù)乇硗辆哂休^好的穩(wěn)定性，且沒有地表水時，在鉆機就位之后，先采用比護筒直徑略大的螺旋鉆頭鉆進，當鉆進到凍土上限以下超過0.5m的深度后停止鉆進，并安放護筒。當護筒下放就位之后，可采用渣油拌制成的粗粒土，將護筒與孔壁之間的空隙回填密實。

2.3 鉆機就位

（1）利用自動系統(tǒng)使鉆機精確就位，且在鉆機就位后對其穩(wěn)定性進行檢查。

（2）鉆孔之前，需要對鉆桿的垂直度和樁的中心位置進行校正，避免由于鉆桿晃動而造成孔徑不準或孔底虛土增加。

2.4 鉆孔

護筒埋設(shè)完成后，便可實施鉆孔作業(yè)。在凍土區(qū)橋梁樁基施工過程中，可采用旋挖鉆機干法與濕法兩種鉆進方法作業(yè)。

2.4.1 旋挖鉆機干法鉆進

這種鉆進方法是利用施挖鉆頭鉆桿頂?shù)囊簤厚R達向下壓時旋挖鉆頭的旋切作用破開土體，并將土體擠入料斗當中，排出孔外。采用此種方法鉆孔時，應(yīng)該根據(jù)不同的地質(zhì)情況對鉆頭進行選擇。

2.4.2 旋挖鉆機濕法鉆進

當施工位置處在黏性土、砂土、碎石類土且處于地下水位以下時，采用干法作業(yè)無法保證孔壁的穩(wěn)定性時，可采用濕法鉆進。濕法作業(yè)需要在干法作業(yè)的基礎(chǔ)上，增加泥漿拌制、廢碴處理、清孔等工序，具體如下。

（1）泥漿拌制及廢碴處理

鉆孔所采用的泥漿必須為優(yōu)質(zhì)黏土，利用制漿機拌制成泥漿，存入泥漿池中待用。施工現(xiàn)場需要設(shè)置泥漿池與沉淀池，并串聯(lián)使用。鉆孔作業(yè)所需要的泥漿不可隨意排放，泥漿池應(yīng)該與施工現(xiàn)場保持一定距離。鉆孔作業(yè)所產(chǎn)生的廢碴應(yīng)該運至遠離工地的指定地點。

（2）鉆孔

鉆孔剛開始時，應(yīng)采用低檔慢速進行鉆進，當鉆至護筒下1m的深度后，可采用正常的速度鉆進。鉆進過程中，對泥漿的循環(huán)情況進行嚴密觀察，及時撈出鉆渣，沉淀后馬上排出。安排專人觀察凍土層的變化情況。針對土層的不同，對鉆速、鉆壓及泥漿比重進行合理確定。

（3）清孔

當鉆至設(shè)計標高后，停止鉆進并清孔。清孔可采用泥漿換置法。將鉆具提升30cm左右的距離，鉆頭保持轉(zhuǎn)動狀態(tài)，泥漿循環(huán)跟進。不可采用增加孔深的方法來代替清孔作業(yè)。

（4）成孔檢查

在鉆進成孔、清孔以及混凝土灌注之前，對樁孔的孔深、孔徑、孔壁以及孔底的情況進行隨時檢查。成孔后，利用儀器對樁孔進行復查。

2.5 鋼筋籠制作與安裝

由于凍土區(qū)的橋梁工程施工要求較為特殊，對鋼筋籠進行制作時應(yīng)該充分考慮氣溫狀況。鋼筋籠在進行加工、焊接、安裝等工序時，應(yīng)該嚴格根據(jù)設(shè)計要求進行。采用預(yù)熱閃光對焊或閃光→預(yù)熱→閃光焊的工藝流程，對鋼筋進行接長；當鋼筋端面較為平整時，可采用預(yù)熱閃光焊來焊接；如果端面不平整時，可采用閃光→預(yù)熱→閃光焊的焊接工藝進行焊接。

3 結(jié)論

對于凍土區(qū)來說，橋梁的樁基施工相對特殊，不僅要考慮結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性等問題，還要充分考慮凍土對樁基的凍脹作用。因此，在凍土區(qū)橋梁樁基工程中，無論是設(shè)計還是施工，都應(yīng)該進行認真的計算與縝密的分析，合理選擇適合凍土區(qū)施工的技術(shù)工藝和機械設(shè)備，全面保證橋梁樁基礎(chǔ)施工的整體質(zhì)量。

[1] 趙華卿.淺析凍土地區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技，2011（4）：167-168.

[2] 曹鳳民.凍土區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)施工工藝及方法[J].橋梁隧道，2011（9）：258-259.

[3] 朱國祥.凍土地區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)[J].民營科技，2011（7）：268.