凍土區(qū)橋梁旋挖鉆機(jī)灌注樁基施工

張國(guó)忠

(牡丹江公路管理處)

1 旋挖鉆機(jī)灌注樁施工的技術(shù)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

當(dāng)前施工技術(shù)條件下，旋挖鉆機(jī)灌注樁技術(shù)是采用旋挖鉆機(jī)器械針對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行鉆孔灌注的成樁施工技術(shù)。旋挖鉆機(jī)的操作以全自動(dòng)液壓控制系統(tǒng)為特點(diǎn)，自動(dòng)化程度高，鉆機(jī)穩(wěn)定性好，定位精準(zhǔn)度高;旋挖鉆機(jī)成孔備有鋼制護(hù)筒，采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁，鉆孔深度、垂直度可自動(dòng)檢測(cè)及控制，能有效防止塌孔、擴(kuò)孔、縮孔等現(xiàn)象發(fā)生，成孔速度和質(zhì)量快捷高效，采用高強(qiáng)度混凝土漿液進(jìn)行樁體灌注，能夠有效保證樁身質(zhì)量強(qiáng)度。旋挖鉆機(jī)施工機(jī)動(dòng)靈活簡(jiǎn)便，適應(yīng)性強(qiáng)。

2 高寒凍土地區(qū)的基礎(chǔ)工程特性

凍土，通常是在低溫下形成的各種冰凍性巖土和土壤地層，屬于一種成分復(fù)雜的多相性復(fù)合體，結(jié)構(gòu)多呈毛細(xì)多孔狀分布，整體具有非均勻和多向異性的特點(diǎn)。凍土地質(zhì)成分組構(gòu)的物理力學(xué)性質(zhì)等與非凍土有著很大的差異性，對(duì)外界溫度壓力和水分條件非常敏感，氣溫和巖性是決定凍土層凍漲敏感性的重要因素。

在凍土地區(qū)進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工，通常會(huì)在凍脹應(yīng)力出現(xiàn)地基凍脹、融沉等工程基礎(chǔ)特性。自然情況下，土體巖層結(jié)構(gòu)中通常含有適量水分，受天氣溫度變化或土層壓力影響，寒冷地區(qū)的巖層土體中的水分往往會(huì)產(chǎn)生不同程度的相變，從而導(dǎo)致土層體積發(fā)生凍脹或融縮現(xiàn)象，有可能會(huì)導(dǎo)致埋置于凍土巖層中的工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)相應(yīng)的凍漲特征。相對(duì)來(lái)說(shuō)，凍土地層的水分在凍結(jié)過(guò)程中往往會(huì)在土層結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)體積膨脹而形成一定的擴(kuò)張性凍脹應(yīng)力，土層凍脹力通常會(huì)作用于工程基礎(chǔ)表面并對(duì)其產(chǎn)生一定程度的影響，凍土巖層融化相變過(guò)程中在其自重壓密作用下會(huì)伴隨著孔隙水的消散與排泄不斷產(chǎn)生下沉形成凍土融沉，造成土體結(jié)構(gòu)孔隙比減小，其變化過(guò)大時(shí)往往會(huì)造成工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)下沉。當(dāng)土層凍脹作用力超過(guò)工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物的凍漲極限時(shí)，將導(dǎo)致基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生凍脹變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的性能破壞。影響著工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3 凍土地區(qū)橋梁旋挖鉆機(jī)灌注樁基施工工藝

(1)施工準(zhǔn)備。針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行場(chǎng)地平整，根據(jù)施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行科學(xué)的測(cè)量放樣，定出橋梁樁基礎(chǔ)樁位并設(shè)置護(hù)樁以備樁基標(biāo)高的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。根據(jù)樁位將鉆機(jī)安裝就位，安裝時(shí)應(yīng)盡量減少開(kāi)挖凍土地表引起的熱擾動(dòng)，將鉆機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱部分鋪設(shè)隔熱材料，避免地基土融縮。

(2)埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒埋設(shè)是旋挖鉆機(jī)施工的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)在地表土層穩(wěn)定性較好時(shí)，利用鉆機(jī)鉆進(jìn)凍土上限以下適宜深度后由人工輔助施工將外表面涂抹渣油的鋼制護(hù)筒就位安放，利用旋挖機(jī)鉆斗擠壓作用進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，密實(shí)回填護(hù)筒外側(cè)與孔壁空隙以減小凍土對(duì)樁基上拔力，保護(hù)護(hù)筒孔口。

(3)泥漿拌制。鉆機(jī)施工中泥漿是保證孔壁穩(wěn)定的重要因素，能夠有效防止孔壁坍塌、抑制地下水、懸浮鉆渣等作用，凍土巖層地基樁基施工泥漿的調(diào)制時(shí)應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)粘土，嚴(yán)格控制泥漿相對(duì)密度，粘性、泥皮厚度等孔壁撐護(hù)性能指標(biāo)，鉆孔過(guò)程中的沉淀廢漿由人工裝入車(chē)外運(yùn)至設(shè)計(jì)指定地點(diǎn)傾倒。

(4)鉆孔施工。護(hù)筒埋設(shè)完畢后，利用鉆機(jī)自動(dòng)系統(tǒng)按照鉆孔施工參數(shù)調(diào)整機(jī)架桿垂直度進(jìn)行鉆孔定位，利用旋挖鉆機(jī)的旋挖鉆頭切入土體正式鉆進(jìn)，開(kāi)鉆時(shí)先慢速鉆進(jìn)至護(hù)筒下適宜深度后再常速鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過(guò)程中，經(jīng)常注意進(jìn)行泥漿循環(huán)，及時(shí)排除鉆渣，注意不同的土層采用不同的鉆速、鉆壓和泥漿比重。

(5)清孔檢測(cè)。采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行凍土層鉆孔時(shí)，應(yīng)根據(jù)凍土巖層結(jié)構(gòu)按設(shè)計(jì)要求實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)鉆孔效果，當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后停止鉆進(jìn)并及時(shí)采用換漿法進(jìn)行清孔，采用籠式探孔器針對(duì)鉆孔的孔深、孔徑、孔底質(zhì)量情況進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，保障鉆孔的成孔質(zhì)量。

(6)安防鋼筋籠。鋼筋籠制作與安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)凍土地區(qū)的特殊環(huán)境，針對(duì)低溫條件，嚴(yán)格控制鋼筋籠的加工、焊接及安裝性能要求，鋼筋接長(zhǎng)采用預(yù)熱閃光對(duì)焊和閃光－預(yù)熱－閃光焊接工藝。安防鋼筋籠是要保障鋼筋籠的到位程度，避免碰壞孔壁影響成樁質(zhì)量。

(7)混凝土灌注。根據(jù)凍土區(qū)基礎(chǔ)工程的耐久性穩(wěn)固性技術(shù)要求，嚴(yán)格選擇適用于凍土地質(zhì)的混凝土材料，嚴(yán)格按照凍土橋梁樁基礎(chǔ)施工性能參數(shù)進(jìn)行施工控制混凝土拌制的配合比、水化熱、塌落度等質(zhì)量控制，采用注漿器械進(jìn)行連續(xù)注漿，注漿過(guò)程中盡量避免鋼筋籠上浮、樁體斷樁現(xiàn)象出現(xiàn)。

(8)樁基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)。凍土地區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)施工完成后，應(yīng)針對(duì)成樁樁體進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，清除樁端灰漿雜質(zhì)，及時(shí)采用適合于凍土地區(qū)的保溫措施針對(duì)樁體進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理，保障成樁樁體的承載強(qiáng)度性能。

4 凍土地區(qū)旋挖鉆機(jī)灌注樁施工注意事項(xiàng)

樁基礎(chǔ)施工方案設(shè)計(jì)是工程開(kāi)發(fā)的前提，在凍土地區(qū)進(jìn)行橋梁工程建設(shè)施工，應(yīng)針對(duì)相關(guān)地質(zhì)土層結(jié)構(gòu)及氣溫變化規(guī)律進(jìn)行嚴(yán)格勘測(cè)和分析，并結(jié)合橋梁建設(shè)質(zhì)量指標(biāo)科學(xué)設(shè)計(jì)施工方案，優(yōu)化適于凍土性能的施工材料，選擇具有凍土施工資質(zhì)、經(jīng)驗(yàn)豐富的施工技術(shù)人員，嚴(yán)格預(yù)測(cè)施工技術(shù)參數(shù)，盡量選用適應(yīng)高寒凍土工作的高效率施工機(jī)械，旋挖鉆機(jī)施工初期必須防止料筒升降時(shí)碰懷孔壁，旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，避免造成孔壁坍塌、鉆孔頸縮現(xiàn)象?？ㄣ@埋鉆是旋挖鉆機(jī)最易發(fā)生的施工事故，施工過(guò)程中應(yīng)采取有效措施加以預(yù)防和處理，最大可能的提高凍土橋梁樁基礎(chǔ)施工效益。

［1］薛頂勇. 旋挖鉆機(jī)成孔的灌注樁施工技術(shù)［J］. 建筑，2011.

［2］朱玉峰. 高原凍土區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)施工技術(shù)［J］. 山西建筑，2004.