凍土區橋梁樁基的施工處理技術

史春輝

(錦州市大通公路勘察設計院，遼寧 錦州 121000)

隨著公路橋梁工程項目的增多，凍土區橋梁建設也越來越常見。由于凍土區具有較為敏感的工程特性，所以橋梁樁基的施工處理技術與常規地質有所不同，施工時要考慮的因素較多。凍土區橋梁樁基施工所產生的熱量會對凍土的穩定性產生一定影響。尤其是混凝土灌注樁所產生的水化熱，對凍土會產生很大的熱擾動，導致凍土的凍結強度下降，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，進行凍土區橋梁樁基施工非常關鍵。

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，土體中的水分會產生相變，這種相變會導致土體體積發生膨脹或收縮變化。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，土體中的水分凍結成冰，體積相應膨脹而引起的。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。通常情況下，凍土地基的凍脹性，對橋梁樁基的穩定性會產生直接影響。

1.2 凍脹力

在封閉的體系中，土體在凍結時，凍土會因為水分冰結擴張而產生內應力。在開放的體系中，水會沿土顆粒的孔隙侵入，并凍結產生凍脹力。在橋梁工程中，當凍脹力作用于基礎表面時，橋梁結構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，產生凍脹變形，持續發展便會對橋梁的整體穩定性產生影響。由于凍脹力作用于橋梁樁基礎的部位和方向不同，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側表現上的凍脹力。它是凍土區橋梁樁基所承受的主要力系之一，設計時應該對切向凍脹力進行充分考慮，避免橋梁樁基礎在切向凍脹力的作用下發生上拔變形等病害；水平凍脹力是指水平作用于橋梁樁基礎表面的力；法向凍脹力是指垂直作用在基礎底面上的力。

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，此時便表現為凍土的融沉狀態。凍土在融沉過程中，土體中的冰會轉化成水，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系。

2 凍土區的樁基施工技術要點

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，組織相關技術人員和施工人員，認真學習凍土工程特性及施工規范、細則。

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

（4）凍土區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置，并進行必要的保護，以保證其穩定性。

2.1.2 場地準備

（1）對樁位進行測量放線，明確各樁基礎的準確位置。

（2）將樁的縱橫偏差控制在±5cm范圍內。

（3）在樁位的周圍設置好護樁，以方便施工時對樁中心和標高進行隨時測量。

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

（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，避免鉆機發動機散熱對凍土的穩定性產生影響。

2.2 護筒埋設

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

（1）埋設深度應該超過凍土上限一定深度，如果基土為多年凍土區，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，所以埋設方法與常規有所不同；

（5）當地表土具有較好的穩定性，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）利用自動系統使鉆機精確就位，且在鉆機就位后對其穩定性進行檢查。

（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

護筒埋設完成后，便可實施鉆孔作業。在凍土區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。

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的液壓馬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，應該根據不同的地質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，采用干法作業無法保證孔壁的穩定性時，可采用濕法鉆進。濕法作業需要在干法作業的基礎上，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質黏土，利用制漿機拌制成泥漿，存入泥漿池中待用。施工現場需要設置泥漿池與沉淀池，并串聯使用。鉆孔作業所需要的泥漿不可隨意排放，泥漿池應該與施工現場保持一定距離。鉆孔作業所產生的廢碴應該運至遠離工地的指定地點。

（2）鉆孔

鉆孔剛開始時，應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，鉆頭保持轉動狀態，泥漿循環跟進。不可采用增加孔深的方法來代替清孔作業。

（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

由于凍土區的橋梁工程施工要求較為特殊，對鋼筋籠進行制作時應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，應該嚴格根據設計要求進行。采用預熱閃光對焊或閃光→預熱→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，可采用預熱閃光焊來焊接；如果端面不平整時，可采用閃光→預熱→閃光焊的焊接工藝進行焊接。

3 結論

對于凍土區來說，橋梁的樁基施工相對特殊，不僅要考慮結構的承載力、穩定性等問題，還要充分考慮凍土對樁基的凍脹作用。因此，在凍土區橋梁樁基工程中，無論是設計還是施工，都應該進行認真的計算與縝密的分析，合理選擇適合凍土區施工的技術工藝和機械設備，全面保證橋梁樁基礎施工的整體質量。

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

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