浅谈永冻层钻孔桩施工技术1

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1、浅谈永冻层钻孔桩施工技术1浅谈永冻层钻孔桩施丁技术在严寒的黑龙江省北部有-•种少见的、常年冻结不融的特殊地质结构层，一般称之为“永冻层”，地球上的永冻层分部面积大约3700万平方公里，占陆地谢积的25%,中国永冻层分布而积多在西藏、新游和黑龙江，人约125万平方公里，位居世界第三位。在永冻层地带修建的桥梁俗称《冻土桥》。黑龙江省在永冻地带修建的《冻土桥》比较少，且冻土大桥史为罕见。笔者对冻土桥的科技资料和相关知识见之极少，理论及实践愀乏。今年首次参加冻土桥施工并承担工程监理任务，略有窥见。就其永冻层钻孔桩基础施工技术，粗写此文，与同行交流探讨。一、概况黑龙江省重点公路建设项冃之一，前

2、锋农场至嫩江县高速公路伊春至北安段K11+930大桥为黑龙江省公路桥梁工程中少有的，也是第一座公路冻土人桥，由黑龙江省公路勘察设计院设计，龙建路桥第一工程有限公司承建。全长1427.16m,上部结构为（71X20）m预应力简支转连续T梁，下部为柱式墩、肋板式桥台、钻孔桩基础，共288根钻孔桩，均为穿越永冻层的“冻土桩”。1・1该桥位于黑龙江省北部伊春市林区，是小兴安岭主脉之地，东经120°54’到126°36'和北纬47°437到48°14’之间；平均海拔400m,具有明显大陆性季风气候特点，一年四季分明，春季T•旱多风，夏季温热多南，秋季降温急剧，冬季漫长、T•燥、严寒、多雪，年平

3、均气温-rc-rc,极端最高气温38°C,极端最低气温-43°C,年平均降水631mm,最人积雪厚度49cm,最大冻结深度2.43m,每年10月地面开始聚冰冻结，次年4月开始融化解冻。1.2永冻区的一般概念是冇一定冻结深度，又多年四季不融化的地带。木桥属公路自然区划T区，即《北部岛状多年冻土区》。在公路施工图设计时，对于冻土下限超过7m的饱冰冻土，含土冰层等公路穿越地段，一般采用“以桥代路”设计方案，下部采用钻孔灌注桩穿越冻上层（永冻层），桩基承载力不考虑冻土层桩侧摩阻力（和应加长桩长）。这种设计方案町有效的克服冻融等病害对公路的影响，冃能保证公路的稳定和安全。黑龙江省在永冻区建桥极

4、少，此桥是一个范例，它地处典型的永冻区，人烟稀少，地势平坦低洼，多为沼泽湿地，塔头和次生林草覆盖，一般冻深6—8m,最大冻深达12臥根据实际钻孔留样分析，区域内即有少冰冻土、多冰冻土，也有饱冰冻土和含土冰层等。大多饱冰冻土和多冰冻土存在丁粘质粘土或粗砂层中。本桥实际地质结构人体分以下三类地面线I类II类m类二、永冻层钻机类型及施工特点。冻土是温度敏感性岩十•介质，常规经验推证，在桩基施丁时会给永冻层带來一定热量和预想不到的扰动，会破坏冻土层的稳定冻结状态，使冻土层的土体逐渐并加速融化，可能产生不同稈度孔壁失稳和塌孔等施工质量问题。为此，钻机类型和施工方案的确定必须认真考虑钻进速度、产

5、生热量，以及扰动程度。根据施工图设计推荐之方案和对■钻探资料的分析，区别不同土质、冻深和地卜•水位情况，主要选择了两种钻机进行试钻。2.1《旋挖钻》木项U采川的旋挖钻为南车TR360C。其主要技术指标如下:最大输出扭矩370KNm最大旋挖速度6-23rpm最人压力450KN最人起拨力450KN最大钻孔直径250mm最大钻孔深度95m发动机功率192K配量功率277KNo通过试钻町证，大功率旋挖钻机干法成孔在永冻区作业优点十分突出。一是钻机由全液压系统控制，可保证桩孔的垂直度、孔位、孔径、孔深等达到设计和规范要求；二是成孔速度快，正常惜况5—7小时即可成孔，不但保证工程进度，更重要是

6、有效的降低成孔过程热量对桩周围冻土的扰动；三是清孔彻底，孔壁干扰相对轻，侧桩摩阻力人；四是施工噪音低，无需进行泥浆管理，利于环境保护。虽然钻机设备昂贵，投入成木大，但经济效益综合指标远大于其它类型钻机。2.2《冲击钻》它的优点为施工稳妥、采丿IJ常规的冲击钻或循环钻双护筒施工法成孔也适川于永冻层。不扩孔、不塌孔、质量稳定。但它突出的弱点是成本高，成孔慢，钻孔过程热量对桩周冻土扰动时间长，产生融化程度相对较重，有刮、埋钻头的风险。三、永冻区桩基施工控制要点永冻区的钻孔及灌注混凝土施工过程屮,钻机旋转摩擦及灌注混凝土的水化热等热量会传递给冻土，不同程度地破坏原冇冻土的冻结状态，影响混凝上

7、整体强度，降低桩的承载力，还会产生冻融形变等，构成对工程质量的威胁。因此除常规的施工技术要求外，在永冻区桩基施工时应特别控制以下几点：3.1必须先试钻试验，针対不同地质的冻结状态，分别采用冲击钻，全护筒跟进法成孔、旋挖钻干法或湿法成孔以及循环钻成孔等进行试钻，通过试钻，总结施工工艺，验证地质结构，分析有关资料，以达到正确选择机型和作业方法。3.2旋挖钻施工时，耍根据不同土质情况选择不同类型的钻头，如粘上层应选用筒式钻头，如碎石土或卵石层可选择螺旋钻头，如遇