非匀质冻土地层钻孔桩工法
8页1、青藏高原非匀质冻土地层钻孔桩施工工法执笔人:梁保利 闵拥军中铁一局桥梁处2004 年 3 月非匀质冻土地层钻孔桩施工工法一、前言青藏铁路是实施西部大开发战略决策的标志性工程。它对加快青海、 西藏的经济、社会等方面的发展具有十分重要意义。青藏铁路经过的地区自然生态环境原始、独特,生物多样性、生态 系统极其脆弱、敏感,破坏、扰动后很难恢复,在此区域进行铁路建设 不仅工程任务艰巨,且技术难度大,而且可能对线路区域内的特殊生态 环境及地理环境及水环境产生不同程度的影响。工程建设与环境保护举 世瞩目。优化工程施工组织设计,强化施工环境保护理念,用先进的施 工方法,科学管理,把工程建设对生态环境带来的影响降低到最低限度 已经成为国内外许多人士关注的焦点。本工法是在青藏铁路 N14标开心岭1#特大桥及DK1254+636中桥, DK1255+563小桥的钻孔桩施工过程中形成的。较平原地区钻孔桩施工, 本工法成功解决了高原冻土地区钻孔桩施工技术难题,将钻孔桩施工对 周围冻土环境的扰动减少到最低限度。本工法施工工艺先进,施工速度 快,扩孔率小,不易塌孔。二、工法特点1 、采用旋挖钻机成孔。旋挖钻功效高、
2、机动性强,能够适应多年冻 土区的各种地质情况,无需采用正反循环排渣,不会污染环境。成孔速 度快,减少钻孔时产生的热量对天然冻土的影响,可把对冻土热平衡的 影响降低到最低限度。2、针对不同地层,采用不同的钻头及钻进工艺,成孔质量好,扩孔 率小。3、旋挖钻机配备装载机、自卸车运送钻渣,减少了对周围环境的扰 动,保护了冻土环境及生态环境三、适用范围适用于高原冻土区钻孔桩施工, 同时对平原地区钻孔桩施工也有借 鉴作用,特别适合城市地区钻孔桩施工。四、工艺原理 冻土是一种特殊土体,其成分、结构、热物理及物理力学性质均有 着不同于一般土的许多特点。在多年冻土区施工会造成对地表的扰动、 植被的破坏,将改变地表水热交换条件,使多年冻土地温场发生变化, 季节融化层厚度加大,引起冻融交替转换,引发新的冻胀、融沉等,破 坏原始冻土状态。多年冻土的冻融交替引起的融沉冻胀必然引起冻土区 建筑物的变形和破坏。因此,在冻土区进行施工,重点在于严禁破坏冻 土的热平衡,避免冻土的融化。在青藏高原冻土区施工钻孔桩,通过修 筑钻机平台,在钻机与地表间设隔离层,减少钻机工作时产生的热量传 递至地表;选择在气温较低的时间进行护
3、筒埋设,最大可能减少对地基 土的扰动;选用成孔速度快的旋挖钻机进行施工,减少对地基的扰动时 间;针对不同地层,选用不同的钻头及钻进工艺,确保成孔质量。五、施工工艺1、修筑钻机平台 钻孔场地尽量以填代挖,减少对原地表开挖引起的热扰动。采用砂 砾石作为填料修筑钻机平台。钻机平台的高度大于0.7m,平台尺寸尽量缩小,尽可能保护原地表植被。每个墩位设一台钻机。钻机平台要碾压 密实,以确保钻机的安全稳定。钻机底座下发动机散热部分铺设聚苯烯 泡沫塑料隔热板,以减少对地基土的热侵入。2、埋设护筒冻土地区钻孔桩施工护筒尽量选择钢护筒, 厚度10mm。钢护筒内径 大于设计桩径10 15cm,护筒埋置深度不小于施工期间最大融化深度 50cm,并在护筒外表涂上渣油,成桩后不拆除护筒(融区拆除),以减少外表的亲水程度,减少冻土对桩的上拔力。护筒高出地面30cm左右,四周用粘性土回填夯实。埋设时,尽量避免在10点16点间施工,否则要 采取遮阳措施。护筒埋设完及时用钢板临时封闭孔口。护筒埋设误差不 得大于5cm在地质情况比较复杂,地表水较大,易坍塌的情况下,可米 用如下方法:先做一个更大的护筒(比桩径大5060c
4、m),用震动打桩锤沉入,该护筒不断跟进以保证钻孔成型。3、旋挖钻机钻孔3.1 干法钻孔 旋挖钻机自行至孔口处,利用钻机自身调平控制系统,将钻头对中 护筒中心,误差不大于2cm钻进时以钻斗自重、钻杆自重加液压力作为 钻进压力。初钻时压力控制在 8090kPa。对于钻孔桩顶层的角砾土、碎石土,米用筒式钻头慢慢钻进。 钻到风化岩层时,换用短螺旋勘岩钻头钻进。由于短螺旋勘岩钻头 出渣能力有限,出渣时仍换用筒式钻头。钻到较坚硬岩层时, 换用筒式勘岩钻头, 提高钻进压力,控制在 100 150KPa。出渣时应缓慢,防止钻头碰撞孔壁。 当钻进至设计孔深时,及时检查孔深及虚土厚度(虚土厚度等于钻杆长与孔深之差),当虚土厚度大于规范要求时(柱桩10cm,摩擦桩30cm) 及时清孔,清孔米用筒式钻头。清孔后及时进行孔深、孔径、垂直度检测,孔径检测用检孔器,垂 直度检测使用垂球。检测合格后,立即退出钻机,吊装钢筋笼。 钻进过程中要及时填写钻孔记录,绘制地质剖面图,验证地质与设 计是否相符及根据地质情况及时更换钻头。钻进过程中遇到天气突变或 钻机出现异常,要及时提出钻头并用钢板封闭孔口。3.2 湿法钻孔 在黏
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