永凍層鉆孔樁施工監(jiān)理(技術(shù)總結(jié))

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)前鋒農(nóng)場(chǎng)至嫩江公路伊春至北安段工程建設(shè)項(xiàng)目（K11+930凍土橋）2011年技術(shù)總結(jié)前嫩第七總監(jiān)辦（ZJ7）2011年11月30日永凍層鉆孔樁施工監(jiān)理在嚴(yán)寒的黑龍江省北部有一種少見的、常年凍結(jié)不融的特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)層，一般稱之為“永凍層”，地球上的永凍層分部面積大約3700萬平方公里，占陸地面積的25%，中國(guó)永凍層分布面積多在西藏、新疆和東北黑龍江，大約125萬平方公里，位居世界第三位。在永凍層地帶修建的橋梁俗稱《凍土橋》。黑龍江省在永凍地帶修建的《凍土橋》比較少，且凍土大橋更罕見。筆者對(duì)凍土橋的科技資料和相關(guān)知識(shí)見之極少，理論及實(shí)踐匱乏。今年首次參加凍土橋施工并承擔(dān)工程監(jiān)理任務(wù)，略有窺見。就其永凍層鉆孔樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，粗寫此文，與同行交流探討。一、概況黑龍江省重點(diǎn)公路建設(shè)項(xiàng)目之一，前鋒農(nóng)場(chǎng)至嫩江縣高速公路伊春至北安段K11+930大橋?yàn)楹邶埥」窐蛄汗こ讨猩儆械?，也是第一座公路凍土大橋，由黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，龍建路橋第一工程有限公司承建，黑龍江省公路工程監(jiān)理咨詢公司承擔(dān)監(jiān)理任務(wù)。全長(zhǎng)1427.16m，上部結(jié)構(gòu)為（71×20）m預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁，下部為柱式墩、臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，共288根鉆孔樁，均為穿越永凍層的“凍土樁”。1、該橋位于黑龍江省北部伊春市林區(qū)，是小興安嶺主脈之地，東經(jīng)120°54′到126°36′和北緯47°43′到48°14′之間；平均海拔400m，具有明顯大陸性季風(fēng)氣候特點(diǎn)，一年四季分明，春季干旱多風(fēng)，夏季溫?zé)岫嘤?，秋季降溫急劇，冬季漫長(zhǎng)、干燥，嚴(yán)寒、多雪，年平均氣溫﹣1℃—1℃，極端最高氣溫38℃，極端最低氣溫﹣43℃，年平均降水量631mm，最大積雪厚度49cm，最大凍結(jié)深度2.43m，每年10月地面開始聚冰凍結(jié)，次年4月開始融化解凍。2、永凍區(qū)的一般概念是有一定凍結(jié)深度，又多年四季不融化的地帶。本橋?qū)俟纷匀粎^(qū)劃I區(qū)，即《北部島狀多年凍土區(qū)》。在公路施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于凍土下限超過7m的飽冰凍土，含土冰層等公路穿越地段，一般采用“以橋代路”設(shè)計(jì)方案，下部采用鉆孔灌注樁穿越凍土層（永凍層），樁基承載力不考慮凍土層樁側(cè)摩阻力（相應(yīng)加長(zhǎng)樁長(zhǎng)）。這種設(shè)計(jì)方案可有效的克服凍融等病害對(duì)公路的影響，且能保證公路的穩(wěn)定和安全。黑龍江省在永凍區(qū)建橋極少，此橋是一個(gè)范例，它地處典型的永凍區(qū)，人煙稀少，地勢(shì)平坦低洼，多為沼澤濕地，塔頭和次生林草覆蓋，一般凍深6—8m，最大凍深達(dá)12m。3、根據(jù)實(shí)際鉆孔留樣分析，區(qū)域內(nèi)即有少冰凍土、多冰凍土，也有飽冰凍土和含土冰層等。大多飽冰凍土和多冰凍土存在于粉質(zhì)粘土或粗砂層中。本橋?qū)嶋H地質(zhì)結(jié)構(gòu)大體分以下三類:地面線Ｉ類Ⅱ類Ⅲ類二、適合永凍層的鉆機(jī)類型及特點(diǎn)本橋地質(zhì)情況特殊，特別是含有飽冰凍土層，樁基礎(chǔ)施工時(shí)會(huì)帶來一定熱量，破壞凍土的穩(wěn)定凍結(jié)狀態(tài)，使凍土層的土體加速融化，出現(xiàn)孔壁不穩(wěn)定擴(kuò)孔甚至塌孔的質(zhì)量問題，所以根據(jù)不同的土質(zhì)情況和地下水位選用不同類型的鉆機(jī)。1、對(duì)于砂層、含大量飽冰凍土，土質(zhì)變化大，地質(zhì)條件復(fù)雜的樁選用沖擊鉆，采用雙護(hù)筒施工。內(nèi)護(hù)筒靠其自重隨鉆頭跟進(jìn)，以防止塌孔，內(nèi)護(hù)筒跟進(jìn)深度應(yīng)超過凍土層下限2-3m。工藝優(yōu)點(diǎn)：①施工穩(wěn)妥、不擴(kuò)孔、不塌孔、質(zhì)量穩(wěn)定。工藝缺點(diǎn)：①成孔速度慢、施工成本高。②施工不當(dāng)很可能出現(xiàn)刮、埋鉆頭現(xiàn)象、施工風(fēng)險(xiǎn)大。2、對(duì)于凍土層淺，地下水位低，土質(zhì)情況較好的樁位采用大功率旋挖鉆機(jī)干法（或濕法）成孔。工藝優(yōu)點(diǎn)：①鉆機(jī)由全液壓系統(tǒng)控制，能更好的保證樁基垂直度，孔位、孔深、達(dá)到規(guī)范要求。②成孔效率高，正常情況5-7小時(shí)即可成孔，保證工程進(jìn)度。③因孔內(nèi)無泥漿，空氣導(dǎo)熱慢，孔壁穩(wěn)定性好，不易擴(kuò)孔、塌孔。④成孔后清孔徹底。⑤施工噪音低，不污染林區(qū)環(huán)境。工藝缺點(diǎn)：①旋挖鉆設(shè)備昂貴，使用成本高。不適用于獨(dú)立的中小橋基礎(chǔ)施工。根據(jù)不同的地質(zhì)條件，監(jiān)理工程師同意采用不同型號(hào)鉆機(jī)，本項(xiàng)目由于地下水位低，大部分樁位由旋挖鉆機(jī)干法（或濕法）成孔完成。旋挖鉆機(jī)在本項(xiàng)目的應(yīng)用已取得了很好的效果。三、永凍層旋挖鉆成孔工序控制1、施工準(zhǔn)備和測(cè)量放樣橋位位于沼澤地域，首先清除樹根及植被。為了減少對(duì)凍土的熱擾動(dòng)，盡快用碎石土進(jìn)行筑島，筑島深度為1.5m。筑島土方填筑密實(shí)、平整，利于旋挖鉆機(jī)就位，避免鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)沉陷。準(zhǔn)確測(cè)出樁中心位置，利用十字線放出控制樁位，并以控制樁位基準(zhǔn)埋設(shè)護(hù)筒。2、護(hù)筒埋設(shè)護(hù)筒采用挖坑埋設(shè)法。鉆機(jī)就位后，先用比護(hù)筒直徑大一級(jí)別的鉆頭施鉆，到達(dá)深度后提鉆安設(shè)護(hù)筒，護(hù)筒就位后分層夯實(shí)。護(hù)筒內(nèi)徑比樁徑大20-40cm，護(hù)筒中心豎直線與樁中心線重合，平面允許誤差50mm，傾斜不大于1%，護(hù)筒高出地面50cm，護(hù)筒就位后必須復(fù)測(cè)，監(jiān)理工程師復(fù)核認(rèn)可。3、泥漿調(diào)制（濕法作業(yè)用）對(duì)于地質(zhì)層復(fù)雜，凍土層深的樁位。為了保證成孔的質(zhì)量，防止孔壁坍塌，抑制地下水，必須認(rèn)真調(diào)制泥漿，其各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。泥漿相對(duì)密度：1.3-1.55，粘度：23-32.5Pa.s，砂率≤4%，泥皮厚度：＜2mm，PH值：＞7。施工時(shí)監(jiān)理工程師隨時(shí)檢測(cè)泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)并做好記錄。確保泥漿對(duì)凍土孔壁的支撐，避免施工事故發(fā)生。4、旋挖鉆機(jī)施工采用南車TR360C型旋挖鉆機(jī)，其最大輸出扭矩370KN.m，最大旋挖速度6-23rpm，發(fā)動(dòng)機(jī)功率192KW，最大壓力450KN，最大起拔力450KN，配置功率277KW，最大鉆孔直徑2500mm，最大鉆孔深度95m，適用于粘性土、粉質(zhì)土、砂土、風(fēng)化巖層等多種地質(zhì)層施工，該鉆機(jī)通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土，反復(fù)循環(huán)而成孔，并具有功率大、鉆孔速度快、移位方便、定位準(zhǔn)確、工作效率高、噪音小、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。鉆機(jī)就位后，調(diào)整鉆桿垂直度，先低擋慢速鉆進(jìn)，鉆至護(hù)筒下1m后，再以正常速度鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時(shí)旋轉(zhuǎn)鉆頭并施加壓力，將土擠入鉆頭內(nèi)，儀表自動(dòng)顯示筒滿時(shí)，鉆頭底部關(guān)閉，提升鉆頭將土卸于堆放地點(diǎn)。要根據(jù)不同的土質(zhì)情況選用不同類型的鉆頭，如遇到粘土層時(shí)選用筒式鉆頭；遇到碎石土或卵石層可選用螺旋鉆頭；遇到弱風(fēng)化巖層時(shí)選用改進(jìn)的截齒鉆頭。遇極特殊情況幾種鉆頭都無法完成時(shí)，改用沖擊鉆補(bǔ)鉆直至達(dá)到設(shè)計(jì)孔深。施工時(shí)注意以下事項(xiàng)：①鉆進(jìn)過程中嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，避免埋鉆事故。②旋挖鉆機(jī)較重，施工場(chǎng)地必須平整、密實(shí)，避免鉆機(jī)沉陷。③鉆進(jìn)凍土層時(shí)必須降低鉆進(jìn)速度，控制鉆桿穩(wěn)定，防止因鉆桿晃動(dòng)對(duì)凍土的過多攏動(dòng)引起的擴(kuò)孔、塌孔現(xiàn)象發(fā)生。④橋位位于林地，為了保護(hù)環(huán)境，鉆渣、泥漿不能隨意在附近排放，必須運(yùn)至指定棄土場(chǎng)掩埋處理。⑤為了防止對(duì)凍土層的熱擾動(dòng)在泥漿池底部鋪50cm河卵石，周圍用袋裝河卵石碼砌，再鋪防水塑材和彩條布，防止泥漿和坑壁發(fā)生熱交換。5、成孔檢查①孔徑檢測(cè)達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后利用籠式井徑器進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)將井徑器吊起，為了防止對(duì)凍土孔壁干擾應(yīng)慢慢放入孔內(nèi)，上下通暢無阻。若中途遇阻則有縮徑或孔斜現(xiàn)象，應(yīng)采取措施予以處理?；\式井徑器的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)符合要求，監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)檢查籠井式井徑器放入情況并記錄。②孔深和孔底沉渣檢測(cè)孔深和孔底沉渣采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)錘檢測(cè)。滿足設(shè)計(jì)要求后，監(jiān)理工程師應(yīng)填寫終孔檢驗(yàn)記錄。成孔后質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)見下表項(xiàng)目允許偏差孔中心位置（mm）50孔徑（mm）不小于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)傾斜度（%）小于1%孔深不小于設(shè)計(jì)規(guī)定沉淀層厚度（mm）符合設(shè)計(jì)要求并≤300孔后泥漿指標(biāo)相對(duì)密度1.03~1.10粘度17~20Pa.s含砂率小于2%，膠體率大于98%四、永凍層鉆孔樁施工監(jiān)理體會(huì)凍土區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)施工時(shí)，會(huì)傳遞給凍土很多熱量，破壞凍土的原有凍結(jié)狀態(tài)，施工完成后凍土?xí)匀换貎?，在這過程中可能會(huì)影響樁基的強(qiáng)度，降低樁基的承載力。在凍脹力的作用下，當(dāng)樁基的長(zhǎng)度和上部荷載不足時(shí)，會(huì)產(chǎn)生凍脹變形，對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。本橋位于正在退化的多年凍土地帶，還得考慮樁的融沉影響?？梢姸嗄陜鐾翆?duì)樁的破壞之大。如何滿足設(shè)計(jì)要求，保證工程質(zhì)量，總結(jié)幾點(diǎn)體會(huì)供參考：1、設(shè)計(jì)上樁基承載力不考慮凍土層樁側(cè)摩阻力，在鉆孔時(shí)監(jiān)理工程師應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況認(rèn)真記錄凍土層深度。如發(fā)現(xiàn)不符應(yīng)及時(shí)通知業(yè)主，設(shè)計(jì)部門盡快對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行重新計(jì)算。2、開工初根據(jù)設(shè)計(jì)要求，施工單位應(yīng)進(jìn)行試樁試驗(yàn)。分別采用沖擊鉆、旋挖鉆、反循環(huán)鉆進(jìn)行試樁。通過試鉆選定鉆機(jī)類型，總結(jié)施工工藝，獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)。3、根據(jù)實(shí)際土質(zhì)情況同意選用沖擊鉆，全護(hù)筒跟進(jìn)法成孔和旋挖鉆干法（或濕法）成孔。監(jiān)理工程師按規(guī)范、圖紙要求，進(jìn)行全過程監(jiān)督。4、通過改善施工工藝來縮短樁基完成時(shí)間。為了有效降低熱量對(duì)樁周凍土的擾動(dòng)，旋挖鉆成孔時(shí)監(jiān)理工程師要求從以下幾方面對(duì)工藝嚴(yán)格控制：①確定首選旋挖鉆干法（或濕法）成孔施工工藝。②鋼筋籠主筋用直螺紋套筒連接，鋼筋籠整體入孔，縮短了制作鋼筋籠時(shí)間。③采用螺紋導(dǎo)管連接，縮短導(dǎo)管連接時(shí)間，加快下導(dǎo)管的速度。④采用1000型和兩個(gè)500型拌和站拌合混凝土，混凝土罐車運(yùn)輸，加快了出料速度，縮短了運(yùn)輸時(shí)間。通過對(duì)工藝的改善，有效地縮短了完成鉆孔樁的時(shí)間，以其中兩根樁為例說明如下：工藝名稱沖擊鉆成孔時(shí)間（小時(shí)）旋挖鉆成孔時(shí)間（小時(shí)）鉆孔306清孔3下鋼筋籠11下導(dǎo)管21.5灌注33合計(jì)3911.55、干法成孔仍采用導(dǎo)管法灌注混凝土。監(jiān)理工程師不應(yīng)忽視