多年冻土区钻孔灌注桩施工工法

多年冻土区钻孔灌注桩施工工法由中铁十六局集团有限公司完成的工法01形成过程操作原理质量控制工法特点材料设备安全措施目录030502040607环保措施应用实例效益分析荣誉表彰目录0908010基本信息《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》是中铁十六局集团有限公司完成的建筑类施工工法，作者分别是程红彬、杨希文、常彦博、邸建玄、陈卫东；该工法适用于多年冻土区不同地质情况的公路、铁路桥梁及其他结构物桩基施工，也可适用于非冻土地区桩基施工，但地下水丰富地质自稳性差时，应慎重选择。《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》主要的工法特点：设备性能先进，自动化程度高，劳动强度低；施工进度快，钻进效率高；不需要泥浆循环，施工现场整洁，环境污染小，旋挖钻机振动小，噪声低；采用大功率旋挖钻机，能克服因缺氧机械效率折减带来的施工困难。2006年1月19日，《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2003~2004年度国家级工法。形成过程形成过程在铁路、公路桥梁混凝土钻孔灌注桩基础施工中，由于中国生产回转、冲击及反循环施工钻机存在效率低、转移孔位繁琐、对环境污染大、钻孔成本高等缺点，因此，逐渐被意大利、德国一些公司生产的性能先进的旋挖钻机挤出桩基工程市场。旋挖钻机机械化、自动化程度高、现场移位灵活方便、成孔效率高且质量好、环境污染小，在桩基施工中，旋挖钻机钻孔日益普及，但在多年冻土区旋挖钻机钻孔灌注桩施工还只是尝试。中铁十六局集团有限公司在施工的青藏铁路多年冻土区第十六标段2002、2003两年的桥梁桩基施工中，经过不断的尝试，逐渐总结出一套旋挖钻机施工桥梁桩基的施工经验，并根据科研成果和施工经验总结形成《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》。

工法特点工法特点1．设备性能先进，自动化程度高，劳动强度低。旋挖钻机为履带式全液压自行式钻机，采用全套液压系统，有些还配备先进的电脑操作系统。2．施工进度快，钻进效率高。旋挖钻机回转扭矩大，并可根据地层情况自动调整。钻压力大，并易于控制。同时由于旋挖钻头直接从孔内提取岩土，故其钻进速度非常高。3．不需要泥浆循环，施工现场整洁，环境污染小，同时旋挖钻机振动小，噪声低。减少了对多年冻土环境的热扰动。4．采用大功率旋挖钻机，克服因缺氧机械效率折减带来的施工困难。5．一机多用，实现多种钻进方式，以满足大型施工机械对不同施工方法的适应性。6．成孔质量高，扩孔率小。

操作原理适用范围工艺原理工艺流程操作要点劳动组织12345操作原理适用范围《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》适用于多年冻土区不同地质情况的公路、铁路桥梁及其他结构物桩基施工，也可适用于非冻土地区桩基施工，但地下水丰富地质自稳性差时，应慎重选择。

工艺原理《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》根据冻胀力作用于基础表面的部位和方向，可划分为三种冻胀力：切向冻胀力、水平冻胀力、法向冻胀力（见图1）。水平冻胀力相互抵消，对工程造成破坏的主要是冻胀产生的切向冻胀力和法向冻胀力。在工程建设中，采取以下措施防止桩基础冻胀。作用于桩基础的冻胀力（图1）1．为避免桩基础受到法向冻胀力，将桩基础嵌入多年冻土天然上限以下一定深度。2．将钢制护筒埋入多年冻土上限以下至少0.5米，护筒内径比桩径大10厘米，并于护筒外围涂以渣油，成桩后不拆除护筒，减少外表面的亲水程度。3．尽量采用高桩承台，冻胀严重地区采用钻孔扩底桩。4．在护筒外侧、低桩承台底部采用渣油拌制粗颗粒土回填。这些措施的采用，能有效地减小切向冻胀力，降低冻土对护筒的上拔冻胀力（见图2）。工艺流程《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》施工工艺流程见图3。

钻孔灌注桩施工工艺流程图（图3）操作要点《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》操作要点有以下8项：（1）施工准备。①设计图优化核对。确定桥梁墩台位置是否合理，净跨净空是否满足使用要求；跨河桥尤其是变迁性河流地段的桥梁是否满足流量要求；基础类别是否满足《冻土地区设计暂规》。②场地平整、施工便道、施工用电准备。钻孔场地布置尽量以填代挖，以减少对原地表的开挖引起的热扰动。钻机底座下发动机散热部分铺设聚苯乙烯泡沫塑料隔热板，以减少对地基土的热侵蚀，影响地基土的热平衡。修建施工便道，确保钻机及其他施工车辆出入通行。准备发电机，做好施工前准备。③施工测量。测量放样遵循“由整体到局部的原则”，先放样墩台位，再由墩台位控制桩定出桩位，并在桩的前后左右距中心2米处分别设置护桩，以供随时检测桩中心和标高。测量控制桩要注意保护，防止地表扰动、冻融引起桩位变动。（2）钻机就位及设备进场。采用德国宝蛾旋挖钻机成孔。钻机利用自动走移系统就位，钻头与桩位的对位误差要小于2厘米。（3）埋设护筒。劳动组织《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》需用的劳动组织人员见表1。注：按每个工点安排。

材料设备材料设备《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》需用的主要机具设备见表2。注：按一台旋挖钻机配备。

质量控制质量控制《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》质量控制应遵循以下要求：1．钻孔完成后及时封孔，孔深、孔径、垂直度及沉碴厚度符合《青藏铁路多年冻土区桥涵工程质量检验评定及验收标准》。2．成孔后，加强各工序衔接，快速施工，减少对周围冻土的侵蚀，防止长时间的成孔闲置，以免造成坍孔等现象。3．雨天、雪天、大风天气及环境温度低于-20摄氏度时不得进行露天焊接作业。必须施焊时，要采取有效的遮蔽保温措施。焊后热处理完毕，让其在环境温度下自然冷却，焊后未冷却的接头严禁碰到冰雪。4．钢筋的焊逢长度、质量标准必须符合桥涵规范及质量评定验收标准要求。5．耐久混凝土入模温度控制在0～5摄氏度，混凝土灌注迅速、连续，中间不能中断。现场测试含气量、坍落度及泌水率三项指标，混凝土满足八项耐久性指标。6．桩基回冻完成后，再进行承台施工。

安全措施安全措施采用《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，应遵守注意下列事项：1．加强钻孔桩施工安全防护。桩基成孔后不能及时灌注时，设安全警示标牌，防止人员、机具等落入孔内。2．施工过程中钻机较高，严防倾倒，移动时必须有人指挥。3．因高原施工，施工人员的劳动时间不得过长，一般每天工作时间不超过6小时。4．悬挖钻机司机经严格培训，严禁非专业司机操作。5．做好防雪、防雨、防雷、防冻等应急准备。6．对地上、地下的管线进行标识和安全保护，严禁施工过程中造成破坏。

环保措施环保措施《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》应采取以下环保措施：1．在桥梁限界范围内设置围挡，施工场地尽量小，不得随意占用、破坏土地。2．严禁随意弃渣，钻孔弃渣运至设计取土场，保护高原生态环境。3．悬挖钻机无泥浆循环，减少了对冻土热扰动，有利高原环保。4．施工场地内进行草皮移植，以便施工完毕后进行环境恢复。

效益分析效益分析采用《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》施工，解决了高原冻土区快速施工的问题，自动化程度高，劳动强度低，施工效率高；减少对多年冻土环境的热侵蚀，保证了成桩质量；不需要泥浆循环，有效保护了高原冻土环境和生态环境，最大限度地减少了对多年冻土的扰动，符合设计的基本要求，受到监理和业主的好评，取得了良好的社会效益，同时也取得较好的经济效益。

应用实例应用实例《多年冻土区钻孔灌注桩施工工法》应用实例：青藏铁路格尔木至拉萨段全长1100多公里，穿越世界海拔最高、气候条件恶劣且有世界屋脊之称的青藏高原。青藏高原平均海拔高程4500米以上，寒冷干旱，气候多变，四季不明，空气稀薄，气压低，一年内冻结期长7～8个月（每年9月至次年4、5月），蒸发量远大于降水量。多年冻土区年平均气温-2～-6.9摄氏度，7月份气温最高，平均6.5～8.1摄氏度，一月份气温最低，平均-14.5～-17.4摄氏度，年平均气温较差15～26摄氏度，极端较差不超过50摄氏度。由中铁十六局施工的青藏铁路十六标段地处三江源自然保护区，全长46.5千米，属布曲河谷阶地及温泉断陷盆地，海拔高度自4712米至4835米，为唐古拉山区北麓。线路经过地段主要为高温极不稳定多年冻土区，与布曲河河床及两侧形成的河流融区、温泉断陷盆地形成的构造融区，多次交替出现。共有桥梁27座，6456.04延长米，1044根钻孔灌注桩，共计22246.5延长米，大部分采用旋挖钻机施工。2002年6月开