冻土地区钻孔灌注桩施工探讨
摘要：介绍在冻土地区应用钻孔灌注桩施工的方案。实践表明，用此方法具有科学、迅速与低成本等优点。
关键词：冻土地区钻孔灌注桩
1前言
由于黑龙江北部及内蒙东北部地处我国东北地区，此地区地质具有连续多年冻土特征，因此在这些特殊地区钻孔灌注桩的施工中优先选用旋挖钻机干法成孔的施工工艺，成孔速度快，机械化程度高，减轻了劳动强度，有利于保护环境。此工艺大面积在上述地区上实施，均获得成功，值得在相类似地区推广。
2工法技术特点
2.1适用于粘性土、冻土、砂类土及砾石类土。
2.2低噪音、高效率、无污染，无需制造泥浆，有利于环保指标要求，且对原地表地基冻土的热扰动小。
2.3机械化程度高，功率大，钻孔速度快。驾驶舒适，劳动强度低，可全天候施工。
2.4电脑控制自动化程度高，钻桅垂直度可自动调节，解决了该地区风速大而影响钻桅垂直度的难题。
2.5可适用多种钻头以及扩底桩的施工要求。
2.6成本低，操作性强，进度稳定，工期保障性强。
3适用范围
选用德国宝峨公司生产的BG22C型旋挖钻机，适用于各种大小直径钻孔桩，沉箱、钻井、竖井的护筒或非护筒钻进作业，可以广泛用于公路、铁路工程的钻孔灌注桩的施工，适用范围广范。
4BG22C型旋挖钻机
4.1技术性能BG22C旋挖钻主要技术参数表
名称 内容及说明
动力头扭矩 215千牛米(在系统压力300公斤时)
动力头最大转速 34转/分
发动机额定功率 224千瓦(1800转/分)
液压系统工作压力 300公斤
主卷扬机单绳拉力 160千牛
主卷扬机钢丝绳直径 26毫米
副卷扬机单绳拉力 80千牛
挤压油缸加压力 200千牛
挤压油缸起拔力 250千牛
履带伸缩范围 3米～4.3米
最大钻孔直径 1.8米
最大钻孔深度 48米(使用4/48嵌岩钻杆时)
钻桅工作高度 20.7米
整机工作重量 约72吨(使用4/48嵌岩钻杆时)
最大部件运输尺寸 长：13.7米(包括下节钻桅)
宽：3米
高：3.2米
4.2工作原理
宝峨BG22C型旋挖钻的工作机构安装于BS50主机上，主机系一台液压系统经改装的全液压吊车，液压系统工作原理基本同吊车原理，但不同的是钻机工作机构通过加压式油缸两个变量柱塞马达向动力头提供动力，以及通过凯式钻杆，向钻头部分传递大工作扭矩或通过套筒连接器向套筒传递工作扭矩，(旋挖钻各主要装配部件见后附概述)。当钻头旋转松动土(岩)层，套筒驱动器跟进，由外业刃刀具将能拨出的土石拨入套筒内，同时套筒驱动器通过本身旋转，将孔壁拨出的土石挤入套筒腹腔内，不能拨出的土石向孔壁挤压，提高孔壁强度，且钻头与孔壁间留有空隙，减少摩阻力。另外在钻具刀刃的扰动下，迫使土(石)层“站立”，在钻具下压力和套筒刀刃旋转的联合作用下，不断使土石挤入套筒腹腔，当套筒腹腔内充满土石后，提出钻头，反向旋转甩掉土石，周而复始循环钻进，从而完成钻孔工作。
5施工工艺(同钻孔灌注桩工艺，此处不再介绍)
6机具设备
序号 作业项目 机具名称 型号 单位 数量 备注
1 钻孔 自卸车 ND3260
北方奔驰 辆 1 钻碴弃运
旋挖钻机 BGT22C 台 1
装载机 ZL40B 台 1 钻碴弃运
2 钢筋笼制作 发电机 NDV200kw 台 1
弯筋机 φ40mm 台 1
切割机 φ40mm 台 1
电焊机 30KVA 台 1
轮式吊车 QY25-4 台 1
3 砼 拌合机 JS10000/PL1600 台 1
砼输送车 PY5311GJB8 台 1
导管 自制 套 2
4 量测及测量仪器 全站仪 GTS-60V 台 1
水准仪 B200Ⅱ 台 1
塔尺 5m 把 1
7质量控制
7.1准确进行测量放样
7.2钻孔施工场地布置应满足规范。
7.3护筒采用6～10mm厚钢板制成，埋深度应大于多年冻土上限0.5m以上并满足设计要求。
7.4钻孔前，应调整机架保持钻杆垂直，位置正确，防止因钻杆晃动引起扩大孔径及增加孔底虚土。
7.5初始钻进冻土层应保证钻杆垂直，缓慢进尺，减少钻杆晃动。
7.6钻孔过程中应采取措施防止地表水流入孔内，如遇到冻结层上有水时，应及时抽水或按水下混凝土施工。
7.7每根桩的钻孔施工应连续进行，如因故障停机应及时提钻，并保护孔壁，防止塌孔，钻孔完毕后应及进时进入下一道工序，间歇时间较长时，钻好的孔口必须加盖板、罩或充气橡胶囊，以减少热量侵入。
7.8桩底处理后，经检查合格后，及时浇筑砼。
7.9钻孔灌注桩砼采用低温早强耐久砼，砼施工应满足《多年冻土区桥涵工程施工技术细则》规定。
8效益分析
8.1采用本工法在多年冻土区平均1~2天左右可成一根桩孔，采用冲击钻需10~15天左右可成一根桩孔。
8.2与冲击钻相比，采用旋挖钻成孔1m比冲击钻仅节约台班10倍，节约台班费就可节约1倍的成本，劳力节约60%以上，以及可节省发电机，制作钢质泥浆池、制造泥浆等费用，效益显著。
8.3减少原地表的开挖，宜以填代挖，减少对原地表地基土的热扰动。
综上所述，在具有冻土地区应用此法施工无疑是比较理想的施工方法，在此也向广大施工人员推荐。
参考文献
[1]杨润田，林风桐.多年冻土区水文地质及工程地质学哈尔滨：东北林业大学出版社，1986.
[2]侯学渊，刘建航.市政地下工程施工技术手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1990.123～125
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