凍土地區樁基礎施工問題的簡要研究

摘 要：因為每個地區的地質構造等存在顯著地差異，其土質以及氣候等不盡相同，對于長久的凍土區的橋梁項目常常會因為地基發生的凍融等現象，導致出現許多不利現象，進而導致項目無法合理的利用。文章重點的分析介紹了此類區域的樁基礎施工問題。

關鍵詞：凍土地基；樁基礎；施工技術

建造在凍土環境中的橋梁樁基礎項目，常會給凍土帶來熱量，而正是因為這些熱量的出現會進入到凍土里面。導致其結構受到不利影響，特別是混凝土灌注樁中的水化熱，它的存在會導致凍土出現熱擾動現象，進而使得其凍結能力變小，使得樁不具備應有的承受力，最終不利于項目建設。因此，研究大氣溫度、水文地質條件、入模溫度、凍土本身的負溫對樁自然回凍的影響及其計算模式，能夠為我們設定建設計劃提供合理的參考信息。

1 凍土區域項目地基的特點

首先，凍脹特點.在外在的氣候條件里，因為受到氣溫改變帶來的不利作用，土中含有的水分會出現變化，進而導致土的規模變大或者是變小，稱為土體的凍脹，收縮現象，稱為凍土融化。變大是因為土字凍結的時候，其中的水變成冰塊，進而使得規模變大。該性能會受到土體的深度以及其中的水分特征和土的密實性等有關聯。凍土區域出現的凍脹特征，對于該地區的建造項目特別是橋梁的穩定性有非常不利的作用。

其次，凍脹力。當地基中的土壤凍結的時候，封閉體系中，凍土水分凍結體積擴張的內應力，開放體系中，孔隙水侵入推開土顆粒并凍結所產生的力，稱為凍脹力。它產生于基礎的外在，當工程結構物的重量和附加荷載不足以與之平衡時，結構物將在凍脹力的作用下產生凍脹變形，惡劣的情況下還會使得構造受到影響。根據凍脹力作用于基礎表面的部位和方向，可劃分為切向凍脹力、水平凍脹力和法向凍脹力三種形式。切向凍脹力，即平等作用于基礎側表面上的力，法向凍脹力指垂直作用于基礎側表面上的力，法向凍脹力指垂直作用于基礎底面上的凍脹力。切向凍脹力是作用于凍土區基礎上的主要力系之一，假如在設計的時候忽視此點內容，就會導致基礎在該種力的影響下出現形變，嚴重的還會帶來非常大的破壞。

第三，融沉特點。當土化凍的時候，由于受到自身的重量影響，會持續的出現沉降狀況，此時還會有水散失，我們將這種狀況稱為融沉特點。在此階段，不僅是由于凍土中冰轉變成水的相變時的體積減小，更重要的是在此過程中產生孔隙水的消散與排泄，土體的孔隙比減小，凍土的融沉性與凍土的粒度成分，含冰量密度及孔隙水的消散等因素密切相關。

2 此區域中的樁基建設措施

2.1 做好前期準備活動

首先，實際工作之前要對相關的土壤的特想以及活動的要求等熟記于心。

其次，建設前要認真地對比設計資料，核查地質構造，如果需要的話還要對其進行勘察活動。

第三，開展好設備選擇工作，建設裝置最好是使用能夠在較高海拔進行活動的設備。

第四，結合項目的進展速度設計，開展好建設物資的采買以及存放活動。

第五，測量控制樁設置在穩定土層或基巖上，用混凝土包裹防護，埋入凍土層的控制樁跨凍融季節使用時，埋深≥2倍的天然上限，樁周回填粗粒土，以防凍融引起樁位變動。

2.2 具體的建設措施

首先，認真地選用鉆機。通過對比一些成功的案例并且符合建設的速度，在建設的時候最好是使用旋挖鉆機成孔。

其次，做好建設準備活動。先是進行測量放樣活動，明確具體的樁位。樁的縱橫允許偏差≤±5cm，并在樁的前后左右設置護樁，以供隨時檢測樁中心和標高。在布設鉆孔的時候最好是使用填充的方式，目的是為了降低因為開挖而導致的熱擾動現象。

第三，合理的埋設護筒。在青藏線，護筒除保護孔口，使鉆孔作業正常進行外，還是采取有效措施，從而降低凍土對樁基礎抗拔力的載體。實際的步驟是，把其埋入超過上限數值的地方，而且要結合規定對其外表圖上渣油物質，當成樁之后嚴禁將其去除，目的是為了降低外層的親水性，降低凍土的上拔力。護筒宜采用5～6mm 厚的鋼板卷制，內徑比樁徑大15～20cm；在多年凍土地區護筒埋至凍土上限以下≥0.5m；因為其外層有涂抹的物質，所以它的埋設措施和以往的方法有區別。如果地表土表現出較好的安穩性特征時，建設的時候不存在地表水，當鉆機布置好后，先用比護筒直徑大一級別的螺旋鉆頭施鉆，鉆至凍土上限以下>0.5m深度后停鉆，安放護筒。在進行之前的時候，要對其外表涂抹。當其合理的放置之后，護筒外側與孔壁所形成的空隙用渣油拌制的粗粒土回填密實。

第四，確保鉆機合理安放。鉆機利用自動系統就位。鉆孔前，應調整機架桿垂直、位置正確，防止因鉆桿晃動引起擴大孔徑及增加孔底虛土。

第五，旋挖鉆機干法鉆孔：護筒埋設完成后，進行正式鉆進。旋挖鉆進是利用旋挖鉆頭鉆桿頂的液壓馬達往下壓，同時利用旋挖鉆頭旋轉切入土體，土被擠入料斗中，再提出孔外，直接裝入自卸汽車。在具體的鉆進的時候，要結合具體的地質構造使用合理的鉆頭。

第六，濕法作業：在粘性土、砂類土、碎石類處于地下水位以下，當干法活動無法確保孔壁安穩的時候，使用此類方法。它是在已有的干法活動的前提下添加了如下的部分。

①泥漿拌制及廢碴處理：鉆孔泥漿采用優質粘土，采用制漿機制漿，存入鋼制泥漿池中。現場設泥漿池、沉淀池各一個，串聯并用。使用的泥漿不應該隨便的放置，要隔開一定的距離布置泥漿場所。在進行鉆孔的時候，其中的廢棄物要通過手工的形式放置到車輛中輸送到設定的區域放置。

②鉆孔：進行活動的時候，首先把檔速放到較低上，緩慢的進行，當進行到護筒之下的大約一米的時候，然后以平時的速度進行。在鉆進的時候，要確保泥漿運作合理，把其中的沉渣撈出，并且運送到設定的區域，而且要關注土層發生的改變，由于土層存在差異所以要按照有差役的速率等進行活動。

③清孔：當鉆至設計標高后，經巖樣確認到位后，停止鉆進并及時清孔。按照換漿的措施來進行清孔活動。把設備提升三十厘米左右，確保鉆頭持續動作，泥漿循環不斷進行。

④檢孔：成孔過程中及成孔以至灌注混凝土之前，對鉆孔的孔深、孔徑及孔底質量情況進行檢查。

第七，鋼筋籠制作與安裝：根據青藏鐵路的特殊環境，針對低溫條件，鋼筋籠的加工、焊接、安裝應符合以下要求：鋼筋接長采用預熱閃光對焊或閃光→預熱→閃光焊工藝。鋼筋端面比較平整時，采用預熱閃光焊，端面不夠平整時，采用閃光→預熱→閃光焊工藝。

對于凍土區開展的樁基工程，要拋棄以往使用的不合理的保護方法，使用積極有效地方法來進行工作，也就是冷卻地基法，以此來保證項目穩定合理。常用的方法通常有如下的一些內容，通風管、拋石護坡與碎塊石互層通風、熱棒（樁）、遮陽棚、熱半導體保溫材料和人工凍結技術等方面，作為主動的地溫調控技術，它們在各種領域匯總都有顯著的功效，都能夠切實的提升凍土的上限，確保地基安穩有效。所以，地溫調控方法是一種非常可靠的維護地基的措施，能夠在很多情況下發揮功效。