非匀质冻土地层钻孔桩施工工法

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1、青藏高原非匀质冻土地层钻孔桩施工工法执笔人：梁保利闵拥军中铁一局桥梁处2004年3月非匀质冻土地层钻孔桩施工工法一、前言青藏铁路是实施西部大开发战略决策的标志性工程。它对加快青海、西藏的经济、社会等方面的发展具有十分重要意义。青藏铁路经过的地区自然生态环境原始、独特，生物多样性、生态系统极其脆弱、敏感，破坏、扰动后很难恢复，在此区域进行铁路建设不仅工程任务艰巨，且技术难度大，而且可能对线路区域内的特殊生态环境及地理环境及水环境产生不同程度的影响。工程建设与环境保护举世瞩目。优化工程施工组织设计，强化施工环境保护理念，用先进的施工方法，科学管理，把工程建设对生

2、态环境带来的影响降低到最低限度已经成为国内外许多人士关注的焦点。本工法是在青藏铁路N14标开心岭1＃特大桥及DK1254+636中桥，DK1255+563小桥的钻孔桩施工过程中形成的。较平原地区钻孔桩施工，本工法成功解决了高原冻土地区钻孔桩施工技术难题，将钻孔桩施工对周围冻土环境的扰动减少到最低限度。本工法施工工艺先进，施工速度快，扩孔率小，不易塌孔。二、工法特点1、采用旋挖钻机成孔。旋挖钻功效高、机动性强，能够适应多年冻土区的各种地质情况，无需采用正反循环排渣，不会污染环境。成孔速度快，减少钻孔时产生的热量对天然冻土的影响，可把对冻土热平衡的影响降低到最低

3、限度。2、针对不同地层，采用不同的钻头及钻进工艺，成孔质量好，扩孔率小。3、旋挖钻机配备装载机、自卸车运送钻渣，减少了对周围环境的扰动，保护了冻土环境及生态环境。三、适用范围适用于高原冻土区钻孔桩施工，同时对平原地区钻孔桩施工也有借鉴作用，特别适合城市地区钻孔桩施工。四、工艺原理冻土是一种特殊土体，其成分、结构、热物理及物理力学性质均有着不同于一般土的许多特点。在多年冻土区施工会造成对地表的扰动、植被的破坏，将改变地表水热交换条件，使多年冻土地温场发生变化，季节融化层厚度加大，引起冻融交替转换，引发新的冻胀、融沉等，破坏原始冻土状态。多年冻土的冻融交替引起的

4、融沉冻胀必然引起冻土区建筑物的变形和破坏。因此，在冻土区进行施工，重点在于严禁破坏冻土的热平衡，避免冻土的融化。在青藏高原冻土区施工钻孔桩，通过修筑钻机平台，在钻机与地表间设隔离层，减少钻机工作时产生的热量传递至地表；选择在气温较低的时间进行护筒埋设，最大可能减少对地基土的扰动；选用成孔速度快的旋挖钻机进行施工，减少对地基的扰动时间；针对不同地层，选用不同的钻头及钻进工艺，确保成孔质量。五、施工工艺1、修筑钻机平台钻孔场地尽量以填代挖，减少对原地表开挖引起的热扰动。采用砂砾石作为填料修筑钻机平台。钻机平台的高度大于0.7m，平台尺寸尽量缩小，尽可能保护原地表

5、植被。每个墩位设一台钻机。钻机平台要碾压密实，以确保钻机的安全稳定。钻机底座下发动机散热部分铺设聚苯烯泡沫塑料隔热板，以减少对地基土的热侵入。2、埋设护筒冻土地区钻孔桩施工护筒尽量选择钢护筒，厚度10mm。钢护筒内径大于设计桩径10～15cm，护筒埋置深度不小于施工期间最大融化深度50cm，并在护筒外表涂上渣油，成桩后不拆除护筒（融区拆除），以减少外表的亲水程度，减少冻土对桩的上拔力。护筒高出地面30cm左右，四周用粘性土回填夯实。埋设时，尽量避免在10点～16点间施工，否则要采取遮阳措施。护筒埋设完及时用钢板临时封闭孔口。护筒埋设误差不得大于5cm。在地质

6、情况比较复杂，地表水较大，易坍塌的情况下，可采用如下方法：先做一个更大的护筒（比桩径大50～60cm），用震动打桩锤沉入，该护筒不断跟进以保证钻孔成型。3、旋挖钻机钻孔3.1干法钻孔旋挖钻机自行至孔口处，利用钻机自身调平控制系统，将钻头对中护筒中心，误差不大于2cm。钻进时以钻斗自重、钻杆自重加液压力作为钻进压力。初钻时压力控制在80～90kPa。对于钻孔桩顶层的角砾土、碎石土，采用筒式钻头慢慢钻进。钻到风化岩层时，换用短螺旋勘岩钻头钻进。由于短螺旋勘岩钻头出渣能力有限，出渣时仍换用筒式钻头。钻到较坚硬岩层时，换用筒式勘岩钻头，提高钻进压力，控制在100～1

7、50KPa。出渣时应缓慢，防止钻头碰撞孔壁。当钻进至设计孔深时，及时检查孔深及虚土厚度（虚土厚度等于钻杆长与孔深之差），当虚土厚度大于规范要求时（柱桩10cm，摩擦桩30cm）及时清孔，清孔采用筒式钻头。清孔后及时进行孔深、孔径、垂直度检测，孔径检测用检孔器，垂直度检测使用垂球。检测合格后，立即退出钻机，吊装钢筋笼。钻进过程中要及时填写钻孔记录，绘制地质剖面图，验证地质与设计是否相符及根据地质情况及时更换钻头。钻进过程中遇到天气突变或钻机出现异常，要及时提出钻头并用钢板封闭孔口。3.2湿法钻孔在黏性土、砂类土、碎石类土处于地表以下，干法作业不能保证孔壁稳定时

8、，采用湿法钻孔作业。采取湿法作业须注意环保，不要让泥