史春輝

(錦州市大通公路勘察設(shè)計(jì)院，遼寧 錦州 121000)

隨著公路橋梁工程項(xiàng)目的增多，凍土區(qū)橋梁建設(shè)也越來越常見。由于凍土區(qū)具有較為敏感的工程特性，所以橋梁樁基的施工處理技術(shù)與常規(guī)地質(zhì)有所不同，施工時(shí)要考慮的因素較多。凍土區(qū)橋梁樁基施工所產(chǎn)生的熱量會(huì)對(duì)凍土的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響。尤其是混凝土灌注樁所產(chǎn)生的水化熱，對(duì)凍土?xí)a(chǎn)生很大的熱擾動(dòng)，導(dǎo)致凍土的凍結(jié)強(qiáng)度下降，進(jìn)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(shù)，進(jìn)行凍土區(qū)橋梁樁基施工非常關(guān)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(huì)產(chǎn)生相變，這種相變會(huì)導(dǎo)致土體體積發(fā)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(shí)，土體中的水分凍結(jié)成冰，體積相應(yīng)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(guān)。通常情況下，凍土地基的凍脹性，對(duì)橋梁樁基的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生直接影響。

1.2 凍脹力

在封閉的體系中，土體在凍結(jié)時(shí)，凍土?xí)驗(yàn)樗直Y(jié)擴(kuò)張而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。在開放的體系中，水會(huì)沿土顆粒的孔隙侵入，并凍結(jié)產(chǎn)生凍脹力。在橋梁工程中，當(dāng)凍脹力作用于基礎(chǔ)表面時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)物的重量和附加荷載無法與之平衡時(shí)，橋梁樁基將在凍脹力的作用下，產(chǎn)生凍脹變形，持續(xù)發(fā)展便會(huì)對(duì)橋梁的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。由于凍脹力作用于橋梁樁基礎(chǔ)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(chǔ)側(cè)表現(xiàn)上的凍脹力。它是凍土區(qū)橋梁樁基所承受的主要力系之一，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該對(duì)切向凍脹力進(jìn)行充分考慮，避免橋梁樁基礎(chǔ)在切向凍脹力的作用下發(fā)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(chǔ)表面的力；法向凍脹力是指垂直作用在基礎(chǔ)底面上的力。

1.3 融沉性

當(dāng)大氣溫度上升，土地融化時(shí)，土體在自重的作用下，會(huì)不斷下沉，同時(shí)孔隙水也會(huì)隨之消散，此時(shí)便表現(xiàn)為凍土的融沉狀態(tài)。凍土在融沉過程中，土體中的冰會(huì)轉(zhuǎn)化成水，體積隨之減小，而且冰融化所形成的水也會(huì)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(guān)系。

2 凍土區(qū)的樁基施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 施工人員、機(jī)械及材料的準(zhǔn)備

（1）進(jìn)場(chǎng)前，組織相關(guān)技術(shù)人員和施工人員，認(rèn)真學(xué)習(xí)凍土工程特性及施工規(guī)范、細(xì)則。

（3）對(duì)各類施工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的選擇和調(diào)配，機(jī)械設(shè)備要求能夠滿足凍土區(qū)施工機(jī)械的性能要求。

（4）凍土區(qū)的橋梁樁基施工對(duì)鉆機(jī)要求較高，可采用施工效率高的旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)。

（5）根據(jù)施工進(jìn)度安排，做好施工材料的準(zhǔn)備工作；對(duì)測(cè)量控制樁進(jìn)行設(shè)置，并進(jìn)行必要的保護(hù)，以保證其穩(wěn)定性。

2.1.2 場(chǎng)地準(zhǔn)備

（1）對(duì)樁位進(jìn)行測(cè)量放線，明確各樁基礎(chǔ)的準(zhǔn)確位置。

（2）將樁的縱橫偏差控制在±5cm范圍內(nèi)。

（3）在樁位的周圍設(shè)置好護(hù)樁，以方便施工時(shí)對(duì)樁中心和標(biāo)高進(jìn)行隨時(shí)測(cè)量。

目前，我國(guó)高校財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)管控存在的主要問題是一些高校對(duì)內(nèi)部控制缺少有效的認(rèn)識(shí)、內(nèi)部控制缺少有效的監(jiān)督、內(nèi)部控制制度不健全。這主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

（4）在布置鉆孔場(chǎng)地時(shí)盡量以填代挖，以減少對(duì)原凍土層的熱擾動(dòng)。

（5）采用聚苯乙烯泡沫隔板，對(duì)鉆機(jī)底座進(jìn)行鋪墊，避免鉆機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱對(duì)凍土的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

2.2 護(hù)筒埋設(shè)

在凍土區(qū)的橋梁樁基工程中，護(hù)筒的作用不僅僅是保護(hù)孔口，保證鉆孔作業(yè)的順利實(shí)施，它還可能有效提高凍土作用下樁基礎(chǔ)的抗拔力。護(hù)筒埋設(shè)要注意以下幾點(diǎn)：

（1）埋設(shè)深度應(yīng)該超過凍土上限一定深度，如果基土為多年凍土區(qū)，護(hù)筒的埋深要大于凍土上限以下0.5m；

（2）在護(hù)筒外表涂刷一層渣油，以降低護(hù)筒表現(xiàn)的親水程度，增加護(hù)筒的抗拔能力；

（3）選擇5～6mm厚度的鋼板制作護(hù)筒，制作好的護(hù)筒內(nèi)徑要求比樁徑大15～20cm；

（4）由于需要在護(hù)筒表面涂刷渣油，所以埋設(shè)方法與常規(guī)有所不同；

（5）當(dāng)?shù)乇硗辆哂休^好的穩(wěn)定性，且沒有地表水時(shí)，在鉆機(jī)就位之后，先采用比護(hù)筒直徑略大的螺旋鉆頭鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn)到凍土上限以下超過0.5m的深度后停止鉆進(jìn)，并安放護(hù)筒。當(dāng)護(hù)筒下放就位之后，可采用渣油拌制成的粗粒土，將護(hù)筒與孔壁之間的空隙回填密實(shí)。

2.3 鉆機(jī)就位

（1）利用自動(dòng)系統(tǒng)使鉆機(jī)精確就位，且在鉆機(jī)就位后對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。

（2）鉆孔之前，需要對(duì)鉆桿的垂直度和樁的中心位置進(jìn)行校正，避免由于鉆桿晃動(dòng)而造成孔徑不準(zhǔn)或孔底虛土增加。

2.4 鉆孔

護(hù)筒埋設(shè)完成后，便可實(shí)施鉆孔作業(yè)。在凍土區(qū)橋梁樁基施工過程中，可采用旋挖鉆機(jī)干法與濕法兩種鉆進(jìn)方法作業(yè)。

2.4.1 旋挖鉆機(jī)干法鉆進(jìn)

這種鉆進(jìn)方法是利用施挖鉆頭鉆桿頂?shù)囊簤厚R達(dá)向下壓時(shí)旋挖鉆頭的旋切作用破開土體，并將土體擠入料斗當(dāng)中，排出孔外。采用此種方法鉆孔時(shí)，應(yīng)該根據(jù)不同的地質(zhì)情況對(duì)鉆頭進(jìn)行選擇。

2.4.2 旋挖鉆機(jī)濕法鉆進(jìn)

當(dāng)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(shí)，采用干法作業(yè)無法保證孔壁的穩(wěn)定性時(shí)，可采用濕法鉆進(jìn)。濕法作業(yè)需要在干法作業(yè)的基礎(chǔ)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(yōu)質(zhì)黏土，利用制漿機(jī)拌制成泥漿，存入泥漿池中待用。施工現(xiàn)場(chǎng)需要設(shè)置泥漿池與沉淀池，并串聯(lián)使用。鉆孔作業(yè)所需要的泥漿不可隨意排放，泥漿池應(yīng)該與施工現(xiàn)場(chǎng)保持一定距離。鉆孔作業(yè)所產(chǎn)生的廢碴應(yīng)該運(yùn)至遠(yuǎn)離工地的指定地點(diǎn)。

（2）鉆孔

鉆孔剛開始時(shí)，應(yīng)采用低檔慢速進(jìn)行鉆進(jìn)，當(dāng)鉆至護(hù)筒下1m的深度后，可采用正常的速度鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中，對(duì)泥漿的循環(huán)情況進(jìn)行嚴(yán)密觀察，及時(shí)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(duì)土層的不同，對(duì)鉆速、鉆壓及泥漿比重進(jìn)行合理確定。

（3）清孔

當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止鉆進(jìn)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(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，泥漿循環(huán)跟進(jìn)。不可采用增加孔深的方法來代替清孔作業(yè)。

（4）成孔檢查

在鉆進(jìn)成孔、清孔以及混凝土灌注之前，對(duì)樁孔的孔深、孔徑、孔壁以及孔底的情況進(jìn)行隨時(shí)檢查。成孔后，利用儀器對(duì)樁孔進(jìn)行復(fù)查。

2.5 鋼筋籠制作與安裝

由于凍土區(qū)的橋梁工程施工要求較為特殊，對(duì)鋼筋籠進(jìn)行制作時(shí)應(yīng)該充分考慮氣溫狀況。鋼筋籠在進(jìn)行加工、焊接、安裝等工序時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。采用預(yù)熱閃光對(duì)焊或閃光→預(yù)熱→閃光焊的工藝流程，對(duì)鋼筋進(jìn)行接長(zhǎng)；當(dāng)鋼筋端面較為平整時(shí)，可采用預(yù)熱閃光焊來焊接；如果端面不平整時(shí)，可采用閃光→預(yù)熱→閃光焊的焊接工藝進(jìn)行焊接。

3 結(jié)論

對(duì)于凍土區(qū)來說，橋梁的樁基施工相對(duì)特殊，不僅要考慮結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性等問題，還要充分考慮凍土對(duì)樁基的凍脹作用。因此，在凍土區(qū)橋梁樁基工程中，無論是設(shè)計(jì)還是施工，都應(yīng)該進(jìn)行認(rèn)真的計(jì)算與縝密的分析，合理選擇適合凍土區(qū)施工的技術(shù)工藝和機(jī)械設(shè)備，全面保證橋梁樁基礎(chǔ)施工的整體質(zhì)量。

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[3] 朱國(guó)祥.凍土地區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)[J].民營(yíng)科技，2011（7）：268.