多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法

多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法由中鐵十六局集團有限公司完成的工法01形成過程操作原理質(zhì)量控制工法特點材料設(shè)備安全措施目錄030502040607環(huán)保措施應(yīng)用實例效益分析榮譽表彰目錄0908010基本信息《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》是中鐵十六局集團有限公司完成的建筑類施工工法，作者分別是程紅彬、楊希文、常彥博、邸建玄、陳衛(wèi)東；該工法適用于多年凍土區(qū)不同地質(zhì)情況的公路、鐵路橋梁及其他結(jié)構(gòu)物樁基施工，也可適用于非凍土地區(qū)樁基施工，但地下水豐富地質(zhì)自穩(wěn)性差時，應(yīng)慎重選擇?！抖嗄陜鐾羺^(qū)鉆孔灌注樁施工工法》主要的工法特點：設(shè)備性能先進，自動化程度高，勞動強度低；施工進度快，鉆進效率高；不需要泥漿循環(huán)，施工現(xiàn)場整潔，環(huán)境污染小，旋挖鉆機振動小，噪聲低；采用大功率旋挖鉆機，能克服因缺氧機械效率折減帶來的施工困難。2006年1月19日，《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部評定為2003~2004年度國家級工法。形成過程形成過程在鐵路、公路橋梁混凝土鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工中，由于中國生產(chǎn)回轉(zhuǎn)、沖擊及反循環(huán)施工鉆機存在效率低、轉(zhuǎn)移孔位繁瑣、對環(huán)境污染大、鉆孔成本高等缺點，因此，逐漸被意大利、德國一些公司生產(chǎn)的性能先進的旋挖鉆機擠出樁基工程市場。旋挖鉆機機械化、自動化程度高、現(xiàn)場移位靈活方便、成孔效率高且質(zhì)量好、環(huán)境污染小，在樁基施工中，旋挖鉆機鉆孔日益普及，但在多年凍土區(qū)旋挖鉆機鉆孔灌注樁施工還只是嘗試。中鐵十六局集團有限公司在施工的青藏鐵路多年凍土區(qū)第十六標段2002、2003兩年的橋梁樁基施工中，經(jīng)過不斷的嘗試，逐漸總結(jié)出一套旋挖鉆機施工橋梁樁基的施工經(jīng)驗，并根據(jù)科研成果和施工經(jīng)驗總結(jié)形成《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》。

工法特點工法特點1．設(shè)備性能先進，自動化程度高，勞動強度低。旋挖鉆機為履帶式全液壓自行式鉆機，采用全套液壓系統(tǒng)，有些還配備先進的電腦操作系統(tǒng)。2．施工進度快，鉆進效率高。旋挖鉆機回轉(zhuǎn)扭矩大，并可根據(jù)地層情況自動調(diào)整。鉆壓力大，并易于控制。同時由于旋挖鉆頭直接從孔內(nèi)提取巖土，故其鉆進速度非常高。3．不需要泥漿循環(huán)，施工現(xiàn)場整潔，環(huán)境污染小，同時旋挖鉆機振動小，噪聲低。減少了對多年凍土環(huán)境的熱擾動。4．采用大功率旋挖鉆機，克服因缺氧機械效率折減帶來的施工困難。5．一機多用，實現(xiàn)多種鉆進方式，以滿足大型施工機械對不同施工方法的適應(yīng)性。6．成孔質(zhì)量高，擴孔率小。

操作原理適用范圍工藝原理工藝流程操作要點勞動組織12345操作原理適用范圍《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》適用于多年凍土區(qū)不同地質(zhì)情況的公路、鐵路橋梁及其他結(jié)構(gòu)物樁基施工，也可適用于非凍土地區(qū)樁基施工，但地下水豐富地質(zhì)自穩(wěn)性差時，應(yīng)慎重選擇。

工藝原理《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》根據(jù)凍脹力作用于基礎(chǔ)表面的部位和方向，可劃分為三種凍脹力：切向凍脹力、水平凍脹力、法向凍脹力（見圖1）。水平凍脹力相互抵消，對工程造成破壞的主要是凍脹產(chǎn)生的切向凍脹力和法向凍脹力。在工程建設(shè)中，采取以下措施防止樁基礎(chǔ)凍脹。作用于樁基礎(chǔ)的凍脹力（圖1）1．為避免樁基礎(chǔ)受到法向凍脹力，將樁基礎(chǔ)嵌入多年凍土天然上限以下一定深度。2．將鋼制護筒埋入多年凍土上限以下至少0.5米，護筒內(nèi)徑比樁徑大10厘米，并于護筒外圍涂以渣油，成樁后不拆除護筒，減少外表面的親水程度。3．盡量采用高樁承臺，凍脹嚴重地區(qū)采用鉆孔擴底樁。4．在護筒外側(cè)、低樁承臺底部采用渣油拌制粗顆粒土回填。這些措施的采用，能有效地減小切向凍脹力，降低凍土對護筒的上拔凍脹力（見圖2）。工藝流程《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》施工工藝流程見圖3。

鉆孔灌注樁施工工藝流程圖（圖3）操作要點《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》操作要點有以下8項：（1）施工準備。①設(shè)計圖優(yōu)化核對。確定橋梁墩臺位置是否合理，凈跨凈空是否滿足使用要求；跨河橋尤其是變遷性河流地段的橋梁是否滿足流量要求；基礎(chǔ)類別是否滿足《凍土地區(qū)設(shè)計暫規(guī)》。②場地平整、施工便道、施工用電準備。鉆孔場地布置盡量以填代挖，以減少對原地表的開挖引起的熱擾動。鉆機底座下發(fā)動機散熱部分鋪設(shè)聚苯乙烯泡沫塑料隔熱板，以減少對地基土的熱侵蝕，影響地基土的熱平衡。修建施工便道，確保鉆機及其他施工車輛出入通行。準備發(fā)電機，做好施工前準備。③施工測量。測量放樣遵循“由整體到局部的原則”，先放樣墩臺位，再由墩臺位控制樁定出樁位，并在樁的前后左右距中心2米處分別設(shè)置護樁，以供隨時檢測樁中心和標高。測量控制樁要注意保護，防止地表擾動、凍融引起樁位變動。（2）鉆機就位及設(shè)備進場。采用德國寶蛾旋挖鉆機成孔。鉆機利用自動走移系統(tǒng)就位，鉆頭與樁位的對位誤差要小于2厘米。（3）埋設(shè)護筒。勞動組織《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》需用的勞動組織人員見表1。注：按每個工點安排。

材料設(shè)備材料設(shè)備《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》需用的主要機具設(shè)備見表2。注：按一臺旋挖鉆機配備。

質(zhì)量控制質(zhì)量控制《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》質(zhì)量控制應(yīng)遵循以下要求：1．鉆孔完成后及時封孔，孔深、孔徑、垂直度及沉碴厚度符合《青藏鐵路多年凍土區(qū)橋涵工程質(zhì)量檢驗評定及驗收標準》。2．成孔后，加強各工序銜接，快速施工，減少對周圍凍土的侵蝕，防止長時間的成孔閑置，以免造成坍孔等現(xiàn)象。3．雨天、雪天、大風天氣及環(huán)境溫度低于-20攝氏度時不得進行露天焊接作業(yè)。必須施焊時，要采取有效的遮蔽保溫措施。焊后熱處理完畢，讓其在環(huán)境溫度下自然冷卻，焊后未冷卻的接頭嚴禁碰到冰雪。4．鋼筋的焊逢長度、質(zhì)量標準必須符合橋涵規(guī)范及質(zhì)量評定驗收標準要求。5．耐久混凝土入模溫度控制在0～5攝氏度，混凝土灌注迅速、連續(xù)，中間不能中斷?，F(xiàn)場測試含氣量、坍落度及泌水率三項指標，混凝土滿足八項耐久性指標。6．樁基回凍完成后，再進行承臺施工。

安全措施安全措施采用《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》施工時，除應(yīng)執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，應(yīng)遵守注意下列事項：1．加強鉆孔樁施工安全防護。樁基成孔后不能及時灌注時，設(shè)安全警示標牌，防止人員、機具等落入孔內(nèi)。2．施工過程中鉆機較高，嚴防傾倒，移動時必須有人指揮。3．因高原施工，施工人員的勞動時間不得過長，一般每天工作時間不超過6小時。4．懸挖鉆機司機經(jīng)嚴格培訓，嚴禁非專業(yè)司機操作。5．做好防雪、防雨、防雷、防凍等應(yīng)急準備。6．對地上、地下的管線進行標識和安全保護，嚴禁施工過程中造成破壞。

環(huán)保措施環(huán)保措施《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》應(yīng)采取以下環(huán)保措施：1．在橋梁限界范圍內(nèi)設(shè)置圍擋，施工場地盡量小，不得隨意占用、破壞土地。2．嚴禁隨意棄渣，鉆孔棄渣運至設(shè)計取土場，保護高原生態(tài)環(huán)境。3．懸挖鉆機無泥漿循環(huán)，減少了對凍土熱擾動，有利高原環(huán)保。4．施工場地內(nèi)進行草皮移植，以便施工完畢后進行環(huán)境恢復。

效益分析效益分析采用《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》施工，解決了高原凍土區(qū)快速施工的問題，自動化程度高，勞動強度低，施工效率高；減少對多年凍土環(huán)境的熱侵蝕，保證了成樁質(zhì)量；不需要泥漿循環(huán)，有效保護了高原凍土環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，最大限度地減少了對多年凍土的擾動，符合設(shè)計的基本要求，受到監(jiān)理和業(yè)主的好評，取得了良好的社會效益，同時也取得較好的經(jīng)濟效益。

應(yīng)用實例應(yīng)用實例《多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工工法》應(yīng)用實例：青藏鐵路格爾木至拉薩段全長1100多公里，穿越世界海拔最高、氣候條件惡劣且有世界屋脊之稱的青藏高原。青藏高原平均海拔高程4500米以上，寒冷干旱，氣候多變，四季不明，空氣稀薄，氣壓低，一年內(nèi)凍結(jié)期長7～8個月（每年9月至次年4、5月），蒸發(fā)量遠大于降水量。多年凍土區(qū)年平均氣溫-2～-6.9攝氏度，7月份氣溫最高，平均6.5～8.1攝氏度，一月份氣溫最低，平均-14.5～-17.4攝氏度，年平均氣溫較差15～26攝氏度，極端較差不超過50攝氏度。由中鐵十六局施工的青藏鐵路十六標段地處三江源自然保護區(qū)，全長46.5千米，屬布曲河谷階地及溫泉斷陷盆地，海拔高度自4712米至4835米，為唐古拉山區(qū)北麓。線路經(jīng)過地段主要為高溫極不穩(wěn)定多年凍土區(qū)，與布曲河河床及兩側(cè)形成的河流融區(qū)、溫泉斷陷盆地形成的構(gòu)造融區(qū)，多次交替出現(xiàn)。共有橋梁27座，6456.04延長米，1044根鉆孔灌注樁，共計22246.5延長米，大部分采用旋挖鉆機施工。2002年6月開