多年凍土層鉆孔灌注樁施工技術(shù)

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(shù)

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(guò)程中，通過(guò)正確選擇鉆機(jī)、采用雙護(hù)筒措施、有效控制泥漿指標(biāo)等方法，有效地改善了多年凍土層鉆孔樁不易成孔、鉆進(jìn)慢、擴(kuò)孔率大、施工成本高等問(wèn)題。

多年凍土層；鉆孔灌注樁；施工技術(shù)

1 施工工藝

1.1 施工準(zhǔn)備

鉆孔場(chǎng)地布置盡量以填代挖 ,以減少對(duì)原地表的開挖引起的熱擾動(dòng)。樁位放樣時(shí) ,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(shè)置護(hù)樁 ,以供隨時(shí)檢測(cè)樁中心和標(biāo)高。

1.2 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒均采用10 mm鋼板卷制而成,外護(hù)筒內(nèi)徑比樁徑大40 cm，外護(hù)筒按照常規(guī)工藝進(jìn)行埋設(shè)。鉆機(jī)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(nèi)護(hù)筒。安放前 ,內(nèi)護(hù)筒外側(cè)預(yù)先涂滿渣油。護(hù)筒準(zhǔn)確就位后 ,其外側(cè)與孔壁所形成的孔隙用渣油拌制的粗顆粒土回填密實(shí)。護(hù)筒埋設(shè)較深時(shí) ,可采用多節(jié)護(hù)筒連接使用 ,接頭要圓順 ,滿足剛度、強(qiáng)度及抗漏水的要求 ,上下節(jié)護(hù)筒接頭應(yīng)對(duì)準(zhǔn) ,必要時(shí)可加設(shè)勁肋 ,可用30 cm 長(zhǎng)Φ16 短鋼筋沿護(hù)筒縱向焊接。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)要將護(hù)筒中心與樁中心對(duì)準(zhǔn) ,其誤差≤5 cm,護(hù)筒上下要豎直 ,其誤差≤1 %的護(hù)筒長(zhǎng)度。

1.3 鉆機(jī)就位

采用卷?yè)P(yáng)機(jī)帶沖擊錐鉆機(jī)成孔。鉆機(jī)利用大噸位吊車就位 ,鉆頭與樁位的對(duì)位誤差要 <2 cm。

1.4 泥漿拌制及廢碴處理

鉆孔泥漿采用優(yōu)質(zhì)粘土，采用制漿機(jī)制漿，存入預(yù)先挖制的泥漿池中?？紤]環(huán)境保護(hù)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(tǒng)一收集并運(yùn)送到指定地點(diǎn)傾倒。

1.5 鉆孔

由于為巖類地質(zhì)層,采用平底鉆頭。開鉆時(shí) ,先低檔慢速鉆進(jìn) ,鉆至護(hù)筒下1 m 后 ,再以正常速度鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)過(guò)程中 ,經(jīng)常注意進(jìn)行泥漿循環(huán)，將鉆渣撈取并注意土層變化 ,對(duì)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(qū)域容易塌孔的土層采用低檔慢速鉆進(jìn) ,同時(shí)提高孔內(nèi)水頭 ,加大泥漿比重 ,防止塌孔。鉆進(jìn)過(guò)程中 ,應(yīng)對(duì)鉆進(jìn)情況及地層的情況進(jìn)行記錄。當(dāng)出現(xiàn)鉆桿跳動(dòng)、鉆機(jī)搖晃、鉆不進(jìn)尺等異常情況時(shí) ,立即停機(jī)提鉆檢查 ,查明原因妥善處理后再鉆。

1.6 清孔

當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后 ,經(jīng)監(jiān)理工程師確認(rèn)已到達(dá)設(shè)計(jì)深度后停止鉆進(jìn)并及時(shí)清孔。清孔采用正循環(huán)換漿法，將鉆具提起約30 cm,泥漿泵不停循環(huán) ,間歇性加入清水，泥漿循環(huán)不斷進(jìn)行。

2 施工過(guò)程控制要點(diǎn)

2.1 鉆機(jī)選擇

(1)沖程與沖擊頻率可人為控制，施工過(guò)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(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，這樣鉆頭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中擺動(dòng)小，沖擊地層產(chǎn)生的熱量少，對(duì)孔內(nèi)熱擾動(dòng)小，不易破壞孔內(nèi)熱平衡；

(2)永凍層以下地質(zhì)層大部分為花崗巖類巖層，其他類型鉆機(jī)無(wú)法滿足施工進(jìn)度和質(zhì)量要求。

2.2 護(hù)筒埋設(shè)

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

2.3 泥漿指標(biāo)

泥漿指標(biāo)控制：泥漿稠度對(duì)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(hù)壁，降低孔內(nèi)與凍土之間的熱傳導(dǎo)，其次不能及時(shí)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(jìn)尺，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)檢測(cè)，凍土層鉆進(jìn)過(guò)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(jìn)過(guò)程控制

(1)逐步擴(kuò)徑鉆進(jìn)：該種鉆進(jìn)技術(shù)主要是首先采用小于樁徑的鉆頭進(jìn)行鉆孔，至設(shè)計(jì)深度后再用同設(shè)計(jì)直徑的鉆頭進(jìn)行擴(kuò)徑鉆進(jìn)。根據(jù)地質(zhì)層不同，一般先采用的鉆頭直徑小于設(shè)計(jì)樁徑30～50 cm。該種施工技術(shù)在漠北公路大林河大橋應(yīng)用取得了良好的效果，具體表現(xiàn)為：①在凍土層中，逐步擴(kuò)徑鉆進(jìn)能多次泥漿護(hù)壁可有效防止一次成孔可能導(dǎo)致泥漿護(hù)壁不好，或鉆進(jìn)時(shí)間長(zhǎng)、熱傳導(dǎo)過(guò)快而塌孔的現(xiàn)象發(fā)生；②在巖層中，幾次擴(kuò)徑成孔可有效地提高鉆進(jìn)成孔的速度，降低工程成本。

(2)水頭高度：鉆進(jìn)過(guò)程中，水頭高度盡量保持在護(hù)筒頂口附近，這樣可加大孔內(nèi)泥漿對(duì)孔壁的側(cè)壓力，降低在凍土層中塌孔的風(fēng)險(xiǎn)。

(3)沖程控制：在鉆頭未進(jìn)入巖層階段，沖程控制尤為重要，沖程不能過(guò)大或過(guò)小。過(guò)大，雖然能加快成孔速度，減少在凍土層的鉆進(jìn)時(shí)間，但鉆頭產(chǎn)生的熱量過(guò)大，對(duì)孔內(nèi)的熱擾動(dòng)較大而且易造成對(duì)孔壁的破壞，導(dǎo)致偏孔或塌孔；過(guò)小，鉆進(jìn)速度太慢，不易破碎永凍土。在施工過(guò)程中仔細(xì)摸索總結(jié)，在凍土層中采用1.5～2 m的沖程，在穿過(guò)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(dòng)過(guò)大問(wèn)題，又保證了鉆孔樁的施工進(jìn)度。

(4)清孔

清孔工作不能過(guò)快，應(yīng)將泥漿比重緩慢降低至澆筑混凝土程度。泥漿比重降低過(guò)快，易造成孔內(nèi)泥皮脫落，導(dǎo)致塌孔。

(5)鋼筋籠吊裝

鉆孔樁鋼筋籠吊裝過(guò)程中應(yīng)縮短吊裝時(shí)間，如施工條件允許盡量加工成一節(jié)，一次吊裝結(jié)束；并且避免與孔壁刮碰。

(6)混凝土灌注

混凝土應(yīng)保證連續(xù)、快速灌注，盡量降低中間間隔時(shí)間，防止導(dǎo)管內(nèi)混凝土因溫度低、流動(dòng)性差而堵塞導(dǎo)管。

3 施工注意事項(xiàng)

(1)鉆孔機(jī)械就位后，應(yīng)對(duì)鉆機(jī)及配套設(shè)備進(jìn)行全面檢查。

(2)鉆機(jī)安設(shè)必須平穩(wěn)、牢固；鉆架應(yīng)加設(shè)斜撐或纜風(fēng)繩。

(3)沖擊鉆孔，選用的鉆錐、卷?yè)P(yáng)機(jī)和鋼絲繩等，應(yīng)配置適當(dāng)；鋼絲繩與鉆錐用繩卡固接時(shí)，繩卡數(shù)量應(yīng)與鋼絲繩直徑相匹配。

(4)沖擊過(guò)程中，鋼絲繩的松弛度應(yīng)掌握適宜。正、反循環(huán)鉆機(jī)及潛水鉆機(jī)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(duì)經(jīng)常處于水、漿浸泡處應(yīng)架空搭設(shè)。

(5)挪移鉆機(jī)時(shí)，不得擠壓電纜線及風(fēng)水管路。潛水鉆機(jī)鉆孔時(shí)，一般在完成一根鉆孔樁時(shí)要檢查一次電機(jī)的封閉狀況。鉆進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)變化加以控制，以保證安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

(6)采用沖抓或沖擊鉆孔，當(dāng)鉆頭提到接近護(hù)筒底緣時(shí)，應(yīng)減速、平穩(wěn)提升，不得碰撞護(hù)筒和鉤掛護(hù)筒底緣。

(7)鉆孔使用的泥漿，宜設(shè)置泥漿凈化系統(tǒng)，并注意防止或減少環(huán)境污染。

(8)鉆機(jī)停鉆，必須將鉆頭提出孔外，置于鉆架上，不得滯留孔內(nèi)。

(9)對(duì)于已埋設(shè)護(hù)筒但尚未開鉆或已成樁護(hù)筒尚未拔除的，應(yīng)加設(shè)護(hù)筒頂蓋或鋪設(shè)安全網(wǎng)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(jí)工程師，研究方向：道橋施工技術(shù)。