多年冻土地区桥梁桩基础施工技术探究

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1、多年冻土地区桥梁桩基础施工技术探究　　摘要：在冻土区域，当桥梁桩基础入土较浅时，容易因为土基的冻胀而使基础桩上拔，致使上部桥跨产生不均匀隆起，进而造成各种安全隐患，影响行车甚至发生交通事故。所以在冻土区进行桥梁桩基础施工时，必须针对冻胀地基的工程特性来采取合理的措施，进行认真的处理。本文即详细阐述了多年冻土地区桥梁桩基础施工技术要点，及施工中存在的特殊问题和解决办法。关键词：冻土地区；桩基础；护筒；冻融；钻机中图分类号：U445文献标识码：A一、多年冻土地区桥梁施工概述（一）多年冻土的含义冻土一般多指东北地区和西部高

2、原地区年平均气温在0℃以下,持续-20℃在15天以上。多年冻土也称永冻土,是指凡具有负温或零温，其中含有冰的各种土，并且冻结状态持续三年以上的土层。在我国主要分布在内蒙古和黑龙江大、小兴安岭北部和青藏高原及西部高山等地区。多年冻土常见的不良冻土现象有:冻胀丘、冰推、厚层地下冰、冻土沼泽等。（二）多年冻土地区给桥梁桩基施工带来的危害12在多年冻土地区,由于季节融冻层的反复冻融，冻土或多年冻土层的消长变化,会产生各种不良物理地质和工程地质现象,特别是在冻土区进行桥梁桩基施工，破坏了原有土层的天然状态，使土体原有的各种平衡

3、遭到了破坏，尤其是热力学平衡破坏在多年冻土地区带来的影响,这些情况都会给桥梁桩基造成威胁和破坏。二、多年冻土区地基的工程特性（一）冻胀性在高寒冻土区由于受大气温度的影响，会导致地基土中的水分产生相变，从而使土的体积发生膨胀或收缩现象，膨胀现象是由于土体的冻胀而产生的，而收缩则是由于土体的融化而产生的。土体在冻结过程中，水分被冻结成冰，体积会因此而变大。土体的冻胀度往往受土体的埋深、含水量、土颗粒粒径、土体密度等因素影响。冻土地基的冻胀性，是影响桥梁桩基础工程稳定性的重要因素之一。（二）冻胀力12当地基土在封闭的体系中

4、冻结时，冻土水分在冻结后会由于体积扩张而产生内应力，在开放体系中，孔隙水会侵入到土颗粒中，同时产生冻结应力，称为冻胀力。冻胀力通常作用在基础的表面，在工程结构物的重量或附加荷载不能够与其相互平衡时，结构很容易在冻胀力的作用下发生冻胀变形，甚至出现严重的结构物变形或破坏现象。根据冻胀力在基础表面作用的部位和方向不同，可分为切向冻胀力、水平冻胀力以及法向冻胀力三种冻胀形式（具体见下图）。在桥梁桩基础施工时，应该对此考虑周全，尽可能采取措施减弱这些冻胀力，以防各种冻胀力对基础产生应力作用，导致其上拔或变形。作用于桩基础的冻

5、胀力（三）融沉性在冻土区当大气温度上升，冻土融化时，在自重压密作用下，会产生下沉现象，同时孔隙水逐渐流失，这种现象即为冻土的融沉性。冻土的融沉过程，不仅是因为冻土中的冰晶变成水后，体积变小了，还因为在融沉过程中，土体孔隙中的水分消散与下沉，致使土体孔隙变小。融沉性与冻土的粒度成分、冰晶体的含量以及孔隙水率等因素有着密切的关系。三、多年冻土地区桩基础施工技术要点（一）施工准备1、在施工开始前，需要对冻土的相关知识和一些标准规范进行掌握；2、对设计文件进行认真审核，对于桥梁施工处的地质条件进行详细的调查，对地质勘探的数据

6、进行具体的核实，必要时可以对地质勘探的内容进行补充；123、针对当地的特点及施工的实际需要，对施工中所需要的机械设备进行选购，确保充分发挥机械设备的效率，并保证功率的最低消耗性；4、制订好施工进度计划，并根据计划的步骤做好材料的采购和储备工作；5、测量控制桩设置在稳定的土层或基岩上，用混凝土包裹防护，埋入冻土层的控制桩跨冻融季节使用时，埋深≥2倍的天然上限，四周回填粗粒土，以防冻融引起桩位变动。（二）施工工艺和方法1、钻机选择钻机是桩基础施工中极其重要的设备之一，在选择上要以满足快速施工为原则，通常情况下旋挖钻机成孔

7、的速度较快，具有较高的效率，所以在桩基础施工时以旋挖钻机为主。2、测量放样测量放样是保证各项施工工序精确进行的前提，放样时需要确定基础各桩的桩位，将桩的纵横误差控制在5cm范围内。在桩的周围设置护桩，以方便随时对桩位及标高进行检测。钻孔场地应该整平处理，且应以回填粗粒土为主，尽量减少对原地表的开挖和热扰动。在钻机底部发动机散热部位设置上隔热材料垫层，从而减少对地基的热侵入。3、护筒埋设12在冻土区施工时护筒不仅可保护孔口，避免塌孔，也能有效提高桩基础对冻土的抗拔力。施工时需要将护筒埋入冻土限以下一定深度，将其外表面涂

8、刷上一层渣油，成桩以后不用将护筒拆除，这样可减少外表面的亲水程度，降低冻土对桩基础的上拔力。护筒可采用一定厚度的钢板制作而成，其内径和尺寸都应该符合设计要求。在多年冻土区护筒埋深应在冻土上限以下不小于0.5m。由于护筒表面需要涂刷渣油，所以埋设时应该采取一定的保护措施。当地表土的稳定性较好，且不存在地表水时，在钻机就位后，可选用比护筒直径大的螺