本发明专利技术公开了一种高纬、高寒多年冻土地区钻孔桩施工工法，包括以下步骤：（1）首先在施工前进行场地整平，对作业区进行杂物清理并布置场地；（2）埋没护筒，并准备充足的护壁泥浆或护壁粘土；（3）复核测量基线和基点，测量标定桩位和高程；（4）进行钻机就位固定；（5）使用冲击钻钻进成孔，并在孔内灌注泥浆或黏土护壁；（6）控制冲击钻的入岩深度，并对钻出的钻孔进行终孔判定；（7）清孔掏渣并测量终孔直径和深度；（8）制作钢筋笼并在终孔内安装；（9）在终孔内安装进行二次清孔的导管；（10）灌注混凝土并进行桩基检验。本发明专利技术所钻成孔壁坚实、稳定；设备构造简单不受场地限制，能够大幅度提高钻孔效率，节省建设成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钻孔灌注桩施工领域，具体是指一种高纬、高寒多年冻土地区钻孔桩施工工法。
技术介绍
灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。而冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤，其对温度极为敏感，含有丰富的地下冰。因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。于是现有的在高纬度高寒地区进行铁路、公路等结构物的桩基施工方案不多，且不能很好的解决冻土层容易因温度变化而导致塌孔和桩基被损坏的问题；且在遇到地质分层较为复杂的高寒山区地区时也没有一种高效的灌溉钻孔桩施工工法来进行桩基施工。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够在高纬高寒冻土地区高效钻孔、有效防止冻土对桩基破坏的高纬、高寒多年冻土地区钻孔桩施工工法。本专利技术通过下述技术方案实现：一种高纬、高寒多年冻土地区钻孔桩施工工法，包括以下步骤：（1）首先在施工前进行场地整平，对作业区进行杂物清理并布置场地；（2）埋没护筒，并准备充足的护壁泥浆或护壁粘土；（3）复核测量基线和基点，测量标定桩位和高程；（4）进行钻机就位固定；（5）使用冲击钻钻进成孔，并在孔内灌注泥浆或黏土护壁；（6）控制冲击钻的入岩深度，并对钻出的钻孔进行终孔判定；（7）清孔掏渣并测量终孔直径和深度；（8）制作钢筋笼并在终孔内安装；（9）在终孔内安装进行二次清孔的导管；（10）灌注混凝土并进行桩基检验。在高纬度高寒地区，土体冻结时，形成水分迁移，即不仅原来位置的水分冻结成冰，而且在渗透力的作用下，水分将从未冻区向冻结锋面迁移，并在冻结锋面结成冰，使土的冻胀更加的剧烈。而地基土中水分冻结时，产生冰胶粘连接，使得土与地基紧密的连接，形成结构物的冻胀。在天然条件下，由于地基土土质条件、水分条件、冻结条件等的不同，桥梁桩基础的冻胀受力不均匀的，而正是多年冻土对于桩基冻胀不均匀导致桩基受损严重，从而导致桥梁破坏。于是在钻孔桩施工时就应当做好相应的防护措施以避免以后出现桩基损坏的问题，防止出现结构性破坏而导致重大事故的发生。而对于桩基来讲，桩周围土的冻结力给桩基提供承载力，也就是说既要避免水分迁移结冰形成的冻胀力不均，也要避免因冻土融沉所产生孔隙水的消散与排泄、土体的孔隙比减小而造成的桩基不稳的情况。而本专利技术的施工工法主要是利用冲击钻钻进工法，所述的冲击钻钻进工法具有以下施工特点：设备构造简单，适用范围广，操作方便，所成孔壁较坚实、稳定，塌孔少，不受施工场地限制，无噪声和振动影响等；适用于黄土、粘性土、粉质粘土、人工杂填土、坚硬土层、含有孤石的砂砾石层、漂石层、岩层，因此被广泛地采用。而在高寒高纬度地区的地质结构复杂，不仅要应对冻土带来的问题，还要在灌浆钻孔时在遇到不同地质条件从而采用不同的应对方法进行钻进。上述的施工工法是在多年的桥梁桩基施工中，特别是在高纬、高寒的多年冻土地区钻孔桩施工经验上，一步步总结归纳后形成的，专门针对与高纬度高寒地区多年冻土地区多种地质情况下的铁路、公路等结构物的桩基施工，也可以用于地质较好的非冻土地区桩基施工。具体原理为利用冲击钻成孔，然后灌注桩系，用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头（又称冲锤）上下反复冲击，将硬质土或岩层破碎成孔，部分碎渣或泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用淘渣筒掏出成孔，然后再灌注混凝土成桩。为更好的实现本专利技术，进一步地，所述步骤（2）中，埋没护筒的安装方案如下：（3.1）制作护筒，所述护筒采用5mm厚度的钢板制成且内径比桩径大30~40cm，护筒上口加焊吊环；（3.2）将护筒利用旋挖钻机旋转压入土面埋深至永冻层（一般深度为1.5~3m）并使得护筒顶端高出施工水位（或地下水位）1.5~2.0m；结合长年冻土及现场实际地址情况，护筒埋深至永冻层以防止永冻层上方的不稳定土层受温度影响融化导致塌孔等现象。而为了保持水头，于是将护筒顶端的泥浆溢出口要高出施工水位1.5~2.0m顶端高出地面0.3m；（3.3）在护筒底部和四周回填0.5~1.0m厚度的黏土并夯实。通过将护筒底部和四周的黏土夯实以避免护筒底部悬空从而造成的坍孔、漏水和漏浆等问题。进一步地，所述步骤（5）中，冲击钻钻进成孔的施工方案如下：（5.1）先放松钢丝绳，每次松绳长度在5~8cm范围内，在坚硬土层每次松绳3~5cm；先放松钢丝绳是为了防止“打空锤”的现象发生，避免钻机、钻架及钢丝绳受到过大的意外荷载而遭受损坏和钻架跳动；而松绳量过多，则会减少冲程，降低钻进速度，造成提升钻锥的钢丝绳产生晃动，钢丝绳的铅垂位置偏离护筒中心，产生偏孔，严重时使钢丝绳纠缠发生事故。（5.2）采用循环泥浆泵往孔内灌浆并保持孔内水位高出地下水位1.5~2.0m；（5.3）使用冲击锤针钻进。进一步地，所述步骤（5.3）的使用冲击锤钻进的应对方案采用下述方案一至方案七的任意一种：方案一：如果孔中有水，便直接投入粘土并用冲击锥以50cm小冲程反复冲击造浆；方案二：在通过高液限黏土、含砂低耶限黏土层时，采用相对密度为1.1~1.2的泥浆并以75cm中冲程冲击钻进；方案三：在通过黏性差、含砂砾多的砂性土层时，采用相对密度为1.25~1.5的泥浆并用管状空心掏渣钻头以50~70cm中小冲程冲击钻进；方案四：在通过砂层、卵砾石层时，采用相对密度为1.25~1.5的泥浆并用空心掏渣钻头以75cm中冲程冲击钻进；方案五：在遇到流沙现象或较厚的松散砂层时，应按1：0.5的比例向孔内投入粘土和粒径不超过15cm的片石，并用十字实心锥钻头，以50cm的小冲程反复冲击；方案六：在通过坚硬密实卵石层或基岩之类的土层时，采用相对密度为1.3~1.5的泥浆并用十字实心锥钻头以100cm的高冲程冲击钻进；方案七：在通过冻土层时，采用相对密度为1.25~1.5的泥浆并用空心掏渣钻头以75cm中冲程冲击钻进。进一步地，所述步骤（7）中的清孔掏渣的实施方案如下：（7.1）正常钻进时每八小时至少掏渣一次；（7.2）在钻进密实坚硬土层时，每小时纯钻进深度小于5~10cm进行掏渣；在钻进松软地层时，每小时纯钻进深度小于15~30cm进行掏渣；（7.3）进入冻土层前再进行一次掏渣。进一步地，所述步骤（4）中的钻机就位固定的过程，包括钻孔桩的地面位置控制和钻孔桩的立体位置控制，所述地面位置控制是先对测量资料进行检查并标定钻孔桩位；所述钻孔桩的立体位置控制是保持钻机水平、稳固和三点（天车、转盘、护筒中心）一垂线，并用水平尺和测锤校验复核。进一步地，所述步骤（5）中在使用冲击钻钻进成孔的过程中实时进行中间检查，所述中间检查包括测孔深、测泥浆比重、测钻机速度和地质信息的记录。进一步地，步骤（2）中准备的护壁泥浆选用塑性指数不低于15、粒径0.1mm且含量不大于6％的黏性土。而针对不同土层应制备不同相对密度的泥浆。进一步地，所述步骤（6）的控制冲击钻的入岩深度的方法为，根据工程地址勘测报告强风化岩层位标高及护筒顶面标高，计算强风化岩顶面的深度，并将此深度作为控点，并估算冻土层至岩层深度，确定本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高纬、高寒多年冻土地区钻孔桩施工工法，其特征在于：包括以下步骤：（1）首先在施工前进行场地整平，对作业区进行杂物清理并布置场地；（2）埋没护筒，并准备充足的护壁泥浆或护壁粘土；（3）复核测量基线和基点，测量标定桩位和高程；（4）进行钻机就位固定；（5）使用冲击钻钻进成孔，并在孔内灌注泥浆或黏土护壁；（6）控制冲击钻的入岩深度，并对钻出的钻孔进行终孔判定；（7）清孔掏渣并测量终孔直径和深度；（8）制作钢筋笼并在终孔内安装；（9）在终孔内安装进行二次清孔的导管；（10）灌注混凝土并进行桩基检验。
【技术特征摘要】
1.一种高纬、高寒多年冻土地区钻孔桩施工工法，其特征在于：包括以下步骤：（1）首先在施工前进行场地整平，对作业区进行杂物清理并布置场地；（2）埋没护筒，并准备充足的护壁泥浆或护壁粘土；（3）复核测量基线和基点，测量标定桩位和高程；（4）进行钻机就位固定；（5）使用冲击钻钻进成孔，并在孔内灌注泥浆或黏土护壁；（6）控制冲击钻的入岩深度，并对钻出的钻孔进行终孔判定；（7）清孔掏渣并测量终孔直径和深度；（8）制作钢筋笼并在终孔内安装；（9）在终孔内安装进行二次清孔的导管；（10）灌注混凝土并进行桩基检验。2.根据权利要求1所述的一种高纬、高寒多年冻土地区钻孔桩施工工法，其特征在于：所述步骤（2）中，埋没护筒的安装方案如下：（3.1）制作护筒，所述护筒采用5mm厚度的钢板制成且内径比桩径大30~40cm，护筒上口加焊吊环；（3.2）将护筒利用旋挖钻机旋转压入土面埋深至永冻层，并使得护筒顶端高出施工水位1.5~2.0m；（3.3）在护筒底部和四周回填0.5~1.0m厚度的黏土并夯实。3.根据权利要求1所述的一种高纬、高寒多年冻土地区钻孔桩施工工法，其特征在于：所述步骤（5）中，冲击钻钻进成孔的施工方案如下：（5.1）先放松钢丝绳，每次松绳长度在5~8cm范围内，在坚硬土层每次松绳3~5cm；（5.2）采用循环泥浆泵往孔内灌浆并保持孔内水位高出地下水位1.5~2.0m；（5.3）使用冲击锤针钻进。4.根据权利要求3所述的一种高纬、高寒多年冻土地区钻孔桩施工工法，其特征在于：所述步骤（5.3）的使用冲击锤钻进的应对方案采用下述方案一至方案七的任意一种：方案一：如果孔中有水，便直接投入粘土并用冲击锥以50cm小冲程反复冲击造浆；方案二：在通过高液限黏土、含砂低耶限黏土层时，采用相对密度为1.1~1.2的泥浆并以75cm中冲程冲击钻进；方案三：在通过黏性差、含砂砾多的砂性土层时，采用相对密度为1.25~1.5的泥浆并用管状空心掏渣钻头以50~70cm中小冲程冲击钻进；方案四：在通过砂层、卵砾石层时，采用相对密度为1.25~1.5的泥浆并用空心掏渣钻头以75cm中冲程冲击钻进；方案五：在遇到流沙现象或较厚的松散砂层时，应按1：0.5的比例向孔内投入粘...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏春生，梁朋刚，何十美，汤振亚，
申请(专利权)人：中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司，中国铁建大桥工程局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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