桩基地温变化规律

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1、融区与多年冻土区过渡带钻孔灌注桩施工及其周围土层地温变化规律的初步探索张加全王文军摘要：针对青藏高原的特点，通过对钻孔灌注桩及其周围土层温度变化过程的研究，了解混凝土温度与地基土温度的变化规律，作为选择混凝土防冻措施和混凝土拌和料温度的依据。通过对孔壁、桩侧（距桩侧35cm）、基准测温孔（距承台中心20m）的地温观测，把握混凝土施工材料及施工方法对钻孔灌注桩的回冻规律的影响。对钻孔机具的性能、钻进效率、成桩工艺、桩体混凝土灌注工艺进行研究。关键词：钻孔灌注桩施工周围土层地温变化1．工程概况1.1工程地质及地形地貌青藏铁路格拉段沱沱河试验段D

2、K1229+200-DK1230+700为融区与多年冻土过渡带段，线路通过地区属沱沱河北岸冲洪积平原，地形平坦，地面高程4542-4560，地面冲沟较发育，地表植被稀疏，局部地段半固定沙丘、半固定沙地发育。本段多年冻土属高温极不稳定区，年平均地温Tcp≥-0.50C，其中钻孔灌注桩试验所处地段为岛状多年冻土区。地表为第四纪细砂、砾砂层，以下依次为粉质粘土、多冰冻土、含土冰层、风化泥岩，并夹有砂岩层。冻土上限2-3.5m，冻土下限为10-24m。1.2气候特征该试验段属高原亚寒带半干旱气候区，区内寒冷干旱，气候多变。一年内冻结期长达7-8个月

3、。年平均气温-4度，年平均降雨量248.5mm，年平均蒸发量1638.9mm；最大风速30m/s，年平均风速3.9m/s，主导风向为西风；最大积雪厚度30cm。1.3水文地质特征本段地表无常年流水，各宽浅谷地为季节性流水，地下水在融区内主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水，水量较大，水位不稳定；多年冻土区主要为冻结层上水，水量较小，水位不稳定。地下水主要接受大气降水补给。桩基试验场地范围内，距地表16m以下（第二层砂岩层以下）存在承压水。2．钻孔灌注桩试桩的施工2.1试桩采用的原材料及配合比水泥采用甘肃省祁连山牌32.5R级普通硅酸盐水泥。粗骨

4、料取自通天河的河卵石，骨料粒径规格为5~40mm。细骨料取自通天河的河砂，细度模数为2.7。水混凝土拌合用水，采用饮用水。外加剂采用铁道部科学研究院生产的DZ-1型低温早强高性能混凝土复合型外加剂。配合比考虑到青藏线混凝土的耐久性要求，混凝土配制强度比设计强度高一个等级。2.2试桩的施工基桩的施工包括清理场地——埋设护筒——钻孔作业——清孔——下放钢筋笼——下放导管——进行水下混凝土的浇筑等工序。试验基桩的施工是在进行了工程桩施工完毕后进行的。开始钻孔前，带有测试元件的钢筋笼已制作完毕。钻孔作业采用HC60型R-618旋挖钻机，该旋挖钻机为

5、意大利soilMEC公司设计制造的一种新型钻孔灌注桩施工机械，本钻机由履带式走行机构、全液压驱动、智能控制系统组成，柴油动力。可在各种不同的土层、泥岩、高含冰量地层及砂岩等地质条件下进行钻孔作业，尤其在泥岩、多冰、富冰地层中更为实用，在风化泥岩层中钻进速度可达6-8m/h，对施工场地的要求很低，移位甚为方便，钻杆刚度大，定位准确，能够保证钻孔的垂直度。在钻机工作室内有一钻孔深度计数器，钻机司机可随时掌握钻孔深度。由于每次钻斗装满钻渣后，提离孔位卸于地表，因而可以对钻孔桩的工程地质情况进行详细准确记录。3与常规泥浆护壁反循环钻机施工相比较，运

6、用旋挖钻机可以提高工效二十倍以上。2#墩4#桩施工时，采用常规泥浆护壁反循环钻机施工15天左右才可成一孔，而且在遇到硬岩时无法施工，而运用旋挖钻机通常6-12小时即可成孔。此外采用旋挖钻机不需要泥浆护壁，减小对周围环境的污染；由于这种施工方法成孔速度快，成孔质量好，孔壁规则，具有自动测孔深，控制钻孔倾斜度，因而成孔垂直度好，对周围冻土环境扰动少，融化圈亦小，对保持地基土的天然状态有利；能够在一定程度上节约混凝土数量。总之，采用旋挖钻机进行冻土区钻孔灌注桩的施工具有很大的优越性，值得推广使用，但其设备造价高。在DK1229+540中桥钻孔桩施

7、工过程中，第一根钻孔桩钻进过程中孔内有冰块，待该桩施工完毕后，进行该桥墩下其它基桩施工时则不再有冰块存在。4#墩基础的两根基桩在施工过程中有相互穿透的情况，与地下承压水和地层条件有关；说明钻孔施工及桩身混凝土在硬化过程中产生的水化热对该地区冻土层的环境影响很大，同时也说明融区与多年冻土过渡带冻土层较为脆弱。试桩的施工开始于2001年10月5日上午10：30分，钻进至设计标高，清孔完毕后的时刻为18：30，总钻孔时间为8h，其中两层0.6m厚的砂岩层钻孔耗时4小时（包括修理焊接钻头的时间）。成孔深度24.7m，净桩长21.8m（至承台底面标高

8、），成孔平均桩径1.05m，设计桩径1.0m。桩底持力层为泥灰岩。在钻进过程中，在第二层厚度为0.6m的砂岩层钻穿之前，钻孔内无水，但当埋深15.4m—16.0m的砂岩层钻穿后，