冻土区桥梁旋挖钻机灌注桩基施工

张国忠

(牡丹江公路管理处)

1 旋挖钻机灌注桩施工的技术优势特点

当前施工技术条件下，旋挖钻机灌注桩技术是采用旋挖钻机器械针对桩基础进行钻孔灌注的成桩施工技术。旋挖钻机的操作以全自动液压控制系统为特点，自动化程度高，钻机稳定性好，定位精准度高;旋挖钻机成孔备有钢制护筒，采用静态泥浆护壁，钻孔深度、垂直度可自动检测及控制，能有效防止塌孔、扩孔、缩孔等现象发生，成孔速度和质量快捷高效，采用高强度混凝土浆液进行桩体灌注，能够有效保证桩身质量强度。旋挖钻机施工机动灵活简便，适应性强。

2 高寒冻土地区的基础工程特性

冻土，通常是在低温下形成的各种冰冻性岩土和土壤地层，属于一种成分复杂的多相性复合体，结构多呈毛细多孔状分布，整体具有非均匀和多向异性的特点。冻土地质成分组构的物理力学性质等与非冻土有着很大的差异性，对外界温度压力和水分条件非常敏感，气温和岩性是决定冻土层冻涨敏感性的重要因素。

在冻土地区进行桩基础施工，通常会在冻胀应力出现地基冻胀、融沉等工程基础特性。自然情况下，土体岩层结构中通常含有适量水分，受天气温度变化或土层压力影响，寒冷地区的岩层土体中的水分往往会产生不同程度的相变，从而导致土层体积发生冻胀或融缩现象，有可能会导致埋置于冻土岩层中的工程基础结构出现相应的冻涨特征。相对来说，冻土地层的水分在冻结过程中往往会在土层结构内部出现体积膨胀而形成一定的扩张性冻胀应力，土层冻胀力通常会作用于工程基础表面并对其产生一定程度的影响，冻土岩层融化相变过程中在其自重压密作用下会伴随着孔隙水的消散与排泄不断产生下沉形成冻土融沉，造成土体结构孔隙比减小，其变化过大时往往会造成工程基础结构的相应下沉。当土层冻胀作用力超过工程基础结构物的冻涨极限时，将导致基础结构产生冻胀变形，严重时会引起基础结构的性能破坏。影响着工程基础结构的稳定性。

3 冻土地区桥梁旋挖钻机灌注桩基施工工艺

(1)施工准备。针对施工现场工况进行场地平整，根据施工设计方案进行科学的测量放样，定出桥梁桩基础桩位并设置护桩以备桩基标高的动态检测。根据桩位将钻机安装就位，安装时应尽量减少开挖冻土地表引起的热扰动，将钻机发动机散热部分铺设隔热材料，避免地基土融缩。

(2)埋设护筒。护筒埋设是旋挖钻机施工的重要环节，应在地表土层稳定性较好时，利用钻机钻进冻土上限以下适宜深度后由人工辅助施工将外表面涂抹渣油的钢制护筒就位安放，利用旋挖机钻斗挤压作用进行相应调整，密实回填护筒外侧与孔壁空隙以减小冻土对桩基上拔力，保护护筒孔口。

(3)泥浆拌制。钻机施工中泥浆是保证孔壁稳定的重要因素，能够有效防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用，冻土岩层地基桩基施工泥浆的调制时应采用优质粘土，严格控制泥浆相对密度，粘性、泥皮厚度等孔壁撑护性能指标，钻孔过程中的沉淀废浆由人工装入车外运至设计指定地点倾倒。

(4)钻孔施工。护筒埋设完毕后，利用钻机自动系统按照钻孔施工参数调整机架杆垂直度进行钻孔定位，利用旋挖钻机的旋挖钻头切入土体正式钻进，开钻时先慢速钻进至护筒下适宜深度后再常速钻进，钻进过程中，经常注意进行泥浆循环，及时排除钻渣，注意不同的土层采用不同的钻速、钻压和泥浆比重。

(5)清孔检测。采用旋挖钻机进行冻土层钻孔时，应根据冻土岩层结构按设计要求实施动态监测钻孔效果，当钻至设计标高后停止钻进并及时采用换浆法进行清孔，采用笼式探孔器针对钻孔的孔深、孔径、孔底质量情况进行严格检测，保障钻孔的成孔质量。

(6)安防钢筋笼。钢筋笼制作与安装时应根据冻土地区的特殊环境，针对低温条件，严格控制钢筋笼的加工、焊接及安装性能要求，钢筋接长采用预热闪光对焊和闪光－预热－闪光焊接工艺。安防钢筋笼是要保障钢筋笼的到位程度，避免碰坏孔壁影响成桩质量。

(7)混凝土灌注。根据冻土区基础工程的耐久性稳固性技术要求，严格选择适用于冻土地质的混凝土材料，严格按照冻土桥梁桩基础施工性能参数进行施工控制混凝土拌制的配合比、水化热、塌落度等质量控制，采用注浆器械进行连续注浆，注浆过程中尽量避免钢筋笼上浮、桩体断桩现象出现。

(8)桩基础养护。冻土地区桥梁桩基础施工完成后，应针对成桩桩体进行严格检测，清除桩端灰浆杂质，及时采用适合于冻土地区的保温措施针对桩体进行养护管理，保障成桩桩体的承载强度性能。

4 冻土地区旋挖钻机灌注桩施工注意事项

桩基础施工方案设计是工程开发的前提，在冻土地区进行桥梁工程建设施工，应针对相关地质土层结构及气温变化规律进行严格勘测和分析，并结合桥梁建设质量指标科学设计施工方案，优化适于冻土性能的施工材料，选择具有冻土施工资质、经验丰富的施工技术人员，严格预测施工技术参数，尽量选用适应高寒冻土工作的高效率施工机械，旋挖钻机施工初期必须防止料筒升降时碰怀孔壁，旋挖钻机钻进过程中应严格控制钻进速度，避免造成孔壁坍塌、钻孔颈缩现象。卡钻埋钻是旋挖钻机最易发生的施工事故，施工过程中应采取有效措施加以预防和处理，最大可能的提高冻土桥梁桩基础施工效益。

［1］薛顶勇. 旋挖钻机成孔的灌注桩施工技术［J］. 建筑，2011.

［2］朱玉峰. 高原冻土区桥梁桩基础施工技术［J］. 山西建筑，2004.