多年凍土層鉆孔灌注樁施工技術

王 艷

(龍建路橋股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

橋梁工程

多年凍土層鉆孔灌注樁施工技術

王 艷

(龍建路橋股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

闡述多年凍土層施工鉆孔灌注樁施工過程中，通過正確選擇鉆機、采用雙護筒措施、有效控制泥漿指標等方法，有效地改善了多年凍土層鉆孔樁不易成孔、鉆進慢、擴孔率大、施工成本高等問題。

多年凍土層；鉆孔灌注樁；施工技術

1 施工工藝

1.1 施工準備

鉆孔場地布置盡量以填代挖 ,以減少對原地表的開挖引起的熱擾動。樁位放樣時 ,樁的縱橫允許偏差≤±5 cm,并在樁的前后左右距中心2 m處分別設置護樁 ,以供隨時檢測樁中心和標高。

1.2 埋設護筒

護筒均采用10 mm鋼板卷制而成,外護筒內徑比樁徑大40 cm，外護筒按照常規工藝進行埋設。鉆機就位后 ,用等同于樁徑的沖擊鉆頭施鉆 ,鉆至凍土上限以下 >0.5 m深度后停鉆 ,安放內護筒。安放前 ,內護筒外側預先涂滿渣油。護筒準確就位后 ,其外側與孔壁所形成的孔隙用渣油拌制的粗顆粒土回填密實。護筒埋設較深時 ,可采用多節護筒連接使用 ,接頭要圓順 ,滿足剛度、強度及抗漏水的要求 ,上下節護筒接頭應對準 ,必要時可加設勁肋 ,可用30 cm 長Φ16 短鋼筋沿護筒縱向焊接。護筒埋設時要將護筒中心與樁中心對準 ,其誤差≤5 cm,護筒上下要豎直 ,其誤差≤1 %的護筒長度。

1.3 鉆機就位

采用卷揚機帶沖擊錐鉆機成孔。鉆機利用大噸位吊車就位 ,鉆頭與樁位的對位誤差要 <2 cm。

1.4 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，存入預先挖制的泥漿池中。考慮環境保護的需要 ,鉆孔樁所需泥漿不得隨意就地排放 ,鉆渣及廢棄泥漿統一收集并運送到指定地點傾倒。

1.5 鉆孔

由于為巖類地質層,采用平底鉆頭。開鉆時 ,先低檔慢速鉆進 ,鉆至護筒下1 m 后 ,再以正常速度鉆進。在鉆進過程中 ,經常注意進行泥漿循環，將鉆渣撈取并注意土層變化 ,對不同的土層采用不同的鉆速、鉆壓、泥漿比重和泥漿量。在地表以下凍土區域容易塌孔的土層采用低檔慢速鉆進 ,同時提高孔內水頭 ,加大泥漿比重 ,防止塌孔。鉆進過程中 ,應對鉆進情況及地層的情況進行記錄。當出現鉆桿跳動、鉆機搖晃、鉆不進尺等異常情況時 ,立即停機提鉆檢查 ,查明原因妥善處理后再鉆。

1.6 清孔

當鉆至設計標高后 ,經監理工程師確認已到達設計深度后停止鉆進并及時清孔。清孔采用正循環換漿法，將鉆具提起約30 cm,泥漿泵不停循環 ,間歇性加入清水，泥漿循環不斷進行。

2 施工過程控制要點

2.1 鉆機選擇

(1)沖程與沖擊頻率可人為控制，施工過程中可要求操作人員保持較小的沖擊頻率，鉆頭提升速度緩慢運動平穩，這樣鉆頭在運動過程中擺動小，沖擊地層產生的熱量少，對孔內熱擾動小，不易破壞孔內熱平衡；

(2)永凍層以下地質層大部分為花崗巖類巖層，其他類型鉆機無法滿足施工進度和質量要求。

2.2 護筒埋設

凍土區樁基采用雙護筒施工，即內外兩層護筒，外護筒直徑比樁徑大30～40 cm，灌注樁基混凝土后拔出外護筒循環使用，內護筒外徑等同余樁徑為永久護筒，混凝土澆筑結束后不拔除，內外護筒均采用10 mm鋼板卷制而成。外護筒具有保護孔口，防止孔口坍塌，保證鉆孔正常作業上的功能；內護筒埋設時，先用護筒直徑的鉆頭施鉆至護筒底標高(考慮漠河地區凍土上限深度，內護筒長設定為6 m)，然后采用鉆頭錘擊的方式安裝護筒，并在護筒外壁涂刷1 cm厚的渣油。護筒準確就位后，護筒與外護筒及孔壁所形成的空隙用渣油拌制的粗粒土回填密實。如果永凍層深度不大，內護筒最好要埋設至凍土層以下；如果凍層過大，內護筒最好穿過松軟的凍融層下至較堅硬的永凍層。

2.3 泥漿指標

泥漿指標控制：泥漿稠度對凍土中鉆孔有著極為重要的作用。泥漿太稀，首先不能保證在孔壁形成良好的護壁，降低孔內與凍土之間的熱傳導，其次不能及時懸浮孔底破碎的鉆渣；泥漿太稠，減弱了鉆頭的沖擊力，不能有效進尺，經過反復試驗檢測，凍土層鉆進過程中泥漿比重控制在1.3～1.5之間(粉土盡量取高限，巖類取底限)，取得了良好的效果；粘度控制在22～26之間，泥皮厚度≤3 mm。

2.4 鉆進過程控制

(1)逐步擴徑鉆進：該種鉆進技術主要是首先采用小于樁徑的鉆頭進行鉆孔，至設計深度后再用同設計直徑的鉆頭進行擴徑鉆進。根據地質層不同，一般先采用的鉆頭直徑小于設計樁徑30～50 cm。該種施工技術在漠北公路大林河大橋應用取得了良好的效果，具體表現為：①在凍土層中，逐步擴徑鉆進能多次泥漿護壁可有效防止一次成孔可能導致泥漿護壁不好，或鉆進時間長、熱傳導過快而塌孔的現象發生；②在巖層中，幾次擴徑成孔可有效地提高鉆進成孔的速度，降低工程成本。

(2)水頭高度：鉆進過程中，水頭高度盡量保持在護筒頂口附近，這樣可加大孔內泥漿對孔壁的側壓力，降低在凍土層中塌孔的風險。

(3)沖程控制：在鉆頭未進入巖層階段，沖程控制尤為重要，沖程不能過大或過小。過大，雖然能加快成孔速度，減少在凍土層的鉆進時間，但鉆頭產生的熱量過大，對孔內的熱擾動較大而且易造成對孔壁的破壞，導致偏孔或塌孔；過小，鉆進速度太慢，不易破碎永凍土。在施工過程中仔細摸索總結，在凍土層中采用1.5～2 m的沖程，在穿過凍土層后采用2～3 m的沖程。這樣既保證了凍土層中熱擾動過大問題，又保證了鉆孔樁的施工進度。

(4)清孔

清孔工作不能過快，應將泥漿比重緩慢降低至澆筑混凝土程度。泥漿比重降低過快，易造成孔內泥皮脫落，導致塌孔。

(5)鋼筋籠吊裝

鉆孔樁鋼筋籠吊裝過程中應縮短吊裝時間，如施工條件允許盡量加工成一節，一次吊裝結束；并且避免與孔壁刮碰。

(6)混凝土灌注

混凝土應保證連續、快速灌注，盡量降低中間間隔時間，防止導管內混凝土因溫度低、流動性差而堵塞導管。

3 施工注意事項

(1)鉆孔機械就位后，應對鉆機及配套設備進行全面檢查。

(2)鉆機安設必須平穩、牢固；鉆架應加設斜撐或纜風繩。

(3)沖擊鉆孔，選用的鉆錐、卷揚機和鋼絲繩等，應配置適當；鋼絲繩與鉆錐用繩卡固接時，繩卡數量應與鋼絲繩直徑相匹配。

(4)沖擊過程中，鋼絲繩的松弛度應掌握適宜。正、反循環鉆機及潛水鉆機使用的電纜線要定期檢查，接頭必須綁扎牢固，確保不漏水、不漏電；對經常處于水、漿浸泡處應架空搭設。

(5)挪移鉆機時，不得擠壓電纜線及風水管路。潛水鉆機鉆孔時，一般在完成一根鉆孔樁時要檢查一次電機的封閉狀況。鉆進速度應根據地質變化加以控制，以保證安全運轉。

(6)采用沖抓或沖擊鉆孔，當鉆頭提到接近護筒底緣時，應減速、平穩提升，不得碰撞護筒和鉤掛護筒底緣。

(7)鉆孔使用的泥漿，宜設置泥漿凈化系統，并注意防止或減少環境污染。

(8)鉆機停鉆，必須將鉆頭提出孔外，置于鉆架上，不得滯留孔內。

(9)對于已埋設護筒但尚未開鉆或已成樁護筒尚未拔除的，應加設護筒頂蓋或鋪設安全網遮罩。

Adissertationonboredpileconstructiontechnologyatpermafrostlayer

WANG Yan

(Longjian Road and Bridge Co., Ltd., Harbin, Heilongjiang 150009, China)

The construction process of bored piles at permafrost layer is discussed in this paper, adopted some methods such as the correct selection of drill, double protecting tubes, effectively control index of mud, effectively improved some problems of difficult to drill, slow drilling, larger expanding rate, construction cost is high.

permafrost layer; bored pile; construction technology

U445

C

1008-3383(2017)08-0113-02

2016-12-28

王艷(1973-)，女，高級工程師，研究方向：道橋施工技術。