王寶祥，馬功旭

(黑龍江省龍建路橋第五工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070)

1 橋梁工程施工中凍土地基的特性

1.1 凍土地基

一般情況下，凍土的組成成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造比較特殊，它在物理層面具有獨(dú)特的受力特性，是一種帶有冰晶的巖土，它的溫度在0 ℃之下。凍土地基的組成成分包括液態(tài)水、固態(tài)水、氣態(tài)水以及固體的礦物質(zhì)顆粒這四大類(lèi)。

1.2 凍土的工程特性及地基處理

液態(tài)水、固體礦物顆粒、氣體水和固態(tài)水這4種物質(zhì)是凍土的重要組成成分。除固體礦物顆粒外的其他三種物質(zhì)均會(huì)受到溫度的影響，隨著溫度的變化而變化。凍土按照性質(zhì)主要可以分為三大類(lèi)，分別是硬凍土、塑性?xún)鐾?、松散型凍土。多年凍土根?jù)所屬土壤的含鹽量以及有機(jī)物質(zhì)的不同分為多年鹽漬化凍土和多年凍土泥炭土。凍土還可以根據(jù)它的持續(xù)時(shí)間分為季節(jié)性?xún)鐾梁陀谰脙鐾?。根?jù)土質(zhì)本身的隆起程度和解凍性質(zhì)還可以分為諸多類(lèi)別的凍土。假設(shè)某一區(qū)域的凍土連續(xù)凍結(jié)超過(guò)三年以上，那么他的受力性質(zhì)(物理受力)則會(huì)隨著溫度的變化而變化，永久凍土?xí)趦鼋Y(jié)狀態(tài)下發(fā)生融化、凍脹的現(xiàn)象；而季節(jié)性?xún)鐾習(xí)谙奶鞎r(shí)完全融化，在冬天時(shí)地面表層也會(huì)結(jié)冰，季節(jié)性?xún)鐾劣兄荒暌淮蝺鋈诮惶娴奶匦浴?/p>

1.3 工程特性

凍土地基的工程特性就是在表層土質(zhì)被凍結(jié)，這種狀態(tài)下凍土是不具壓縮性或者壓縮性很低并且擁有較高強(qiáng)度的。凍土一旦融化，則會(huì)對(duì)承載力產(chǎn)生極大影響，極大程度減少承載力，壓縮性變化較大，容易導(dǎo)致地基融陷的發(fā)生；受到凍脹的土質(zhì)會(huì)對(duì)地基承載力造成極大的影響，甚至?xí)邪踩[患。凍脹和融陷會(huì)受到顆粒土的粒徑和含水率的影響，一般這二者成反比，顆粒土越粗，含水率就越小，土的凍脹和融陷性也越??；反之越大。

1.4 多年凍土

年平均氣溫保持在-0.1 ℃時(shí)，會(huì)堅(jiān)硬凍結(jié)應(yīng)力層地基土，融化的最大范圍內(nèi)有層間凍土和融沉土。采用維持凍土狀態(tài)的處理方法，包括架空通風(fēng)基礎(chǔ)、填充通風(fēng)管道基礎(chǔ)、粗粒土填充物基礎(chǔ)、熱樁(棒材)基礎(chǔ)、保溫地板等措施。

年平均氣溫可維持在-0.5～1.0 ℃，此時(shí)凍土處于凍結(jié)的狀態(tài)(塑性狀態(tài))，分布在受力層以上，超過(guò)融化最大深度的是弱融化沉降土或者不融化沉降土。永久凍土?xí)艿礁邷貙?dǎo)致的熱影響?？刹捎玫蛪嚎s土層作為持力層或者采用逐漸融化的方法增加基礎(chǔ)埋深。

年平均氣溫應(yīng)不低于-0.5 ℃，地基土在受力層以上，正處于塑性的凍結(jié)狀態(tài)，超過(guò)融化最大深度以上有夾層凍土和融化濕陷性土。粗粒土可以用來(lái)代替細(xì)粒土或壓實(shí)，增加基礎(chǔ)埋深。

1.5 凍脹性

凍脹性是土在凍結(jié)過(guò)程中土體膨脹的特性。在地球這個(gè)大有機(jī)體下，受到大氣溫度變化的影響，土層中的水會(huì)發(fā)生一些性質(zhì)上的改變，例如土體收縮或是膨脹。發(fā)生這種膨脹的現(xiàn)象就被稱(chēng)為凍脹，膨脹這種現(xiàn)象是由于土質(zhì)中的自由水結(jié)冰引起凍土的體積膨脹而發(fā)生的。另一種收縮的現(xiàn)象被稱(chēng)為解凍過(guò)程。凍脹特性受到土層的深度、粒徑、含水率和密度的影響。地基當(dāng)中凍土凍脹的發(fā)生是影響凍土層內(nèi)結(jié)構(gòu)(即橋梁穩(wěn)固性)的最重要因素。

2 凍土樁基地質(zhì)層及設(shè)計(jì)方案

(1)認(rèn)真學(xué)習(xí)凍土知識(shí)以及相應(yīng)的規(guī)范、細(xì)則后進(jìn)場(chǎng)；

(2)仔細(xì)核對(duì)設(shè)計(jì)文件后再進(jìn)行施工，同時(shí)應(yīng)全面調(diào)查與核實(shí)當(dāng)?shù)貥蛭坏牡刭|(zhì)，如有必要時(shí)可以進(jìn)行補(bǔ)充地質(zhì)勘探；

(3)機(jī)械設(shè)備的選型和配套工作格外重要，務(wù)必要認(rèn)真安排部署，在充分考慮功率的降效條件下采用高效率機(jī)械進(jìn)行施工；

(4)按照項(xiàng)目部編制的施工進(jìn)度計(jì)劃，做出工程耗材的采購(gòu)和儲(chǔ)備應(yīng)策；

(5)測(cè)量員放樣應(yīng)在穩(wěn)定土層或基巖上設(shè)置控制樁，并做混凝土包裹防護(hù)處理，跨凍融季節(jié)使用埋入凍土層的控制樁時(shí)，埋深必須不低于二倍的天然上限，控制樁的周?chē)么至Ｍ吝M(jìn)行回填，以避免凍融導(dǎo)致樁位偏移。

3 凍土樁基施工機(jī)械的選擇

鉆機(jī)的選擇方面：鉆機(jī)的選擇必須滿(mǎn)足快速施工原則的條件，同時(shí)通過(guò)國(guó)道嘉蔭至臨江公路嘉蔭至湯旺河段改擴(kuò)建工程的施工經(jīng)驗(yàn)，以國(guó)道嘉蔭至臨江公路嘉蔭至湯旺河段改擴(kuò)建工程中使用的三一重工SR405旋挖鉆為例，鉆孔樁施工時(shí)宜采用與其同級(jí)別或以上旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)。

4 凍土樁基快速成孔施工質(zhì)量的控制要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

首先需要工程測(cè)量員抵達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量放樣工作，確定各個(gè)鉆孔樁的樁心位置。鉆孔樁樁心的縱橫位置偏心不允許超過(guò)5 cm，同時(shí)應(yīng)將護(hù)樁設(shè)置在樁的四周，設(shè)置后可以隨時(shí)檢驗(yàn)樁心是否偏移和標(biāo)高是否變化。挑選好鉆孔場(chǎng)地后，布置場(chǎng)地應(yīng)以筑島的方式展開(kāi)，盡量摒棄挖土的方式以減少對(duì)原地表開(kāi)挖引起的熱擾動(dòng)，熱擾動(dòng)會(huì)導(dǎo)致凍土層受熱融化。并且應(yīng)該在鉆機(jī)駕駛艙及履帶下鋪設(shè)隔熱板這樣可以減少對(duì)原地表的熱侵入，防止發(fā)生熱交換導(dǎo)致的凍土融化。

4.2 埋設(shè)護(hù)筒

在嘉湯項(xiàng)目施工線，護(hù)筒布設(shè)方面應(yīng)該采取其他相應(yīng)的降低樁基礎(chǔ)抗拔力的載體受凍土影響的有效措施采取，而并不僅僅為使鉆孔作業(yè)正常進(jìn)行而保護(hù)孔口。詳細(xì)的步驟為在凍土層上限以上的一定高度埋入鋼護(hù)筒，并在護(hù)筒外壁表面涂上油，在成孔后為減少外表面的親水程度從而不需拆除鋼護(hù)筒，進(jìn)而減小在凍土影響下樁基礎(chǔ)受到的上拔力。鋼護(hù)筒應(yīng)采用5～6 mm厚的鋼板進(jìn)行加工卷制，筒壁內(nèi)孔徑比樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)直徑大二十公分為宜；當(dāng)在小興安嶺等凍土常年不化的地區(qū)進(jìn)行施工時(shí)，護(hù)筒應(yīng)埋置在凍土上限以下0.5 m及以下位置；同樣需要在鋼護(hù)筒外壁進(jìn)行涂油，但是此時(shí)埋置方式與常見(jiàn)的方式并不相同。如果施工現(xiàn)場(chǎng)擁有穩(wěn)定性好的地表土，同時(shí)施工環(huán)境中不存在地表水影響時(shí)，應(yīng)先讓鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)，而后用比鋼護(hù)筒直徑大十公分的鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔下鉆，鉆至凍土上限以下0.5 m之后的深度停止進(jìn)尺，進(jìn)行鋼護(hù)筒埋設(shè)。與前文一樣的是護(hù)筒外壁一定要涂油。

4.3 鉆機(jī)就位

旋挖鉆是利用自身可移動(dòng)式履帶車(chē)身移動(dòng)到位的。在開(kāi)鉆之前，應(yīng)當(dāng)安排專(zhuān)業(yè)機(jī)械手提前對(duì)鉆桿的垂直度進(jìn)行校正，由測(cè)量員仔細(xì)復(fù)合來(lái)確保鉆頭位置正確，經(jīng)過(guò)這兩步的校正可以防止鉆孔過(guò)程中擴(kuò)孔或塌孔等情況的發(fā)生。

4.4 旋挖鉆機(jī)干法鉆孔

在安裝護(hù)筒后進(jìn)行正式鉆孔。旋挖鉆進(jìn)是利用旋挖鉆桿頂部的液壓馬達(dá)向下壓，同時(shí)利用旋挖鉆頭旋入土中，土被擠到料斗中，然后從孔中放出來(lái)，直接進(jìn)入自卸車(chē)。進(jìn)行鉆井時(shí)，各項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)工程所在區(qū)域的自有地質(zhì)條件而選擇相應(yīng)的、合適的鉆頭。