專利名稱：：永凍土層的灌注樁施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及輸電線路建設(shè)領(lǐng)域，尤其是輸電塔基礎(chǔ)的施工。
背景技術(shù)：
：隨著輸電工程的發(fā)展，輸電線路逐漸向高海拔多年凍土區(qū)延伸。多年凍土一般指凍結(jié)狀態(tài)在2年及2年以上的凍土(巖)，其地表被稀少的植被所覆蓋，天然上限基本上是砂質(zhì)板巖、千枚巖及泥巖片石及鹽漬土等地層，因受常年的凍脹風(fēng)化作用，地層變的非常的破碎、松散，但又是非常好的隔熱層，一旦凍土天然上限被破壞，多年凍土也就容易造成破壞。常見容易造成凍土破壞的因素有(l)在原地面上開挖；(2)破壞原有植被；(3)重型機(jī)械設(shè)備的碾壓；(4)其他人為的活動。在凍土地段進(jìn)行灌注樁施工，一般存在以下特點(1)孔的上部地層容易松散、易出現(xiàn)塌孔，甚至大面積的坍塌；(2)開挖過程中產(chǎn)生的熱量使孔壁凍土融化，使孔內(nèi)熱平衡受到破壞，易造成孔內(nèi)滑塌，出現(xiàn)嚴(yán)重的擴(kuò)孔現(xiàn)象；(3)施工中要求快速成孔和快速灌注，給施工帶來較大困難。目前對于在高海拔多年凍土區(qū)進(jìn)行混凝土灌注樁作業(yè)還沒有完善的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的為提供一種適于在多年凍土區(qū)灌注樁施工的方法，該方法應(yīng)該簡單、方便、易于實施。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下永凍土層的灌注樁施工方法，包括以下施工步驟(1)樁孔在自然狀態(tài)下用熱平衡方式開挖，快速成孔；(2)灌注防塌孔護(hù)壁；(3)在樁孔內(nèi)綁扎并與護(hù)壁面平行安裝鋼筋籠；(4)連續(xù)分層灌注混凝土。自然狀態(tài)下用熱平衡方式開挖樁孔為在原地面上維持原有植被和地質(zhì)狀態(tài)用人工快速挖樁孔，孔深大于季節(jié)融化層下2米。灌注防塌孔護(hù)壁為在無坍塌、無擴(kuò)肚、無縮徑的樁孔中在孔壁周圍與模板外側(cè)之間迅速灌注混凝土護(hù)壁。上述灌注用的混凝土的重量比配方為水泥1份、水0.40-0.45份、砂1.95-2.00份、碎石2.95-3.00份、外加劑FD-10.048-0.050、NF-10.0025-0.0030。混凝土灌注樁孔灌注到埋設(shè)地腳螺栓和測溫元件設(shè)計位置時，分別埋設(shè)地腳螺栓和測溫元件，地腳螺栓和測溫元件與混凝土有良好的接觸。測溫元件主要是測量混凝土周圍的土體溫度與測溫基準(zhǔn)孔相同位置的土體進(jìn)行溫度對比，用來判斷土壤回凍狀態(tài)。為保護(hù)凍土，盡量縮小施工影響范圍，減少原有植被的破壞，盡可能減少開挖施工便道和其他人為活動的破壞作用。為保證多年凍土層孔樁施工，只有保持孔內(nèi)的熱平衡，避免對地層的熱擾動，防止凍土融化而塌孔，才能達(dá)到快速有效的施工效果。上述技術(shù)方案的施工流程如下1、施工準(zhǔn)備，根據(jù)施工圖測量放線、布置樁位；2、確定孔位中心點后用人工快速挖孔，孔深達(dá)到季節(jié)融化層下2米以下；3、灌注防塌孔護(hù)壁，支好模板后在模板外側(cè)灌注混凝土，構(gòu)成外齒或混凝土護(hù)壁；4、混凝土護(hù)壁的養(yǎng)護(hù)，利用混凝土拌合物積蓄的熱量和水泥水化熱量，并用保溫材料覆蓋，使混凝土在自然溫度不低于-151:進(jìn)行低正溫養(yǎng)護(hù)；5、鋼筋籠制作安裝，鋼筋籠安裝要與孔壁平行；6、配制符合等級強(qiáng)度為C25的灌注混凝土；7、混凝土快速連續(xù)分層灌注入樁孔內(nèi)；8、分別埋設(shè)地腳螺栓和測溫元件，然后再灌注混凝土。9、混凝土樁的養(yǎng)護(hù)，通過測溫元件監(jiān)測凝結(jié)固化過程中放出的熱量對基坑土壤產(chǎn)生的熱擾動影響，根據(jù)實際情況及時采取保溫或降溫措施，或采取遮陽措施，避免施工對樁孔周圍凍土產(chǎn)生熱擾動，當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度時，基坑內(nèi)土壤達(dá)到回凍狀態(tài)。本發(fā)明具有以下有益效果(l)能適應(yīng)工地現(xiàn)實狀況，方法簡單、施工方便、易于實施；(2)施工快速、工序間隙短、避免了熱擾動，保證了凍土層的穩(wěn)定，達(dá)到了優(yōu)良的凍土層灌注樁質(zhì)量；(3)體現(xiàn)了工程的高效率。圖1為本發(fā)明永凍土層灌注樁施工流程框圖具體實施例方式現(xiàn)以下列實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。新疆皇宮220千伏變電所至吉林臺水電站輸電線路工程(簡稱皇吉線)，是吉林臺水電站一期配套輸出工程。全線長約96公里，是全疆首條橫跨北天山高海拔地區(qū)的220千伏高電壓送電線路。路徑大致沿南北方向橫跨北天山，以北天山科古琴山山脊為分水嶺，穿越精河和喀什河兩大流域，全線地勢以可克庫爾達(dá)板為中心和最高點向南北兩翼傾斜?？煽藥鞝栠_(dá)板海拔高度3500米，山脊附近終年積雪，發(fā)育有小型現(xiàn)代冰川和冰蝕地貌。全線地形起伏較大，為中間高、兩端低。本工程170#-172#、187#-194#塔位位于海拔2600-3200米高山寒區(qū)的可克庫爾達(dá)板南北兩側(cè)的山谷中，經(jīng)設(shè)計部門勘測，上述兩段存在多年凍土。其中170#-172#塔位季節(jié)融化層深度為4-6米，187#季節(jié)融化層深度為11米左右，188#-194#季節(jié)融化層深度為6米左右。這些塔基的樁基采用永凍土層灌注樁施工方法進(jìn)行施工。1、測量放線樁位軸線采用在地面設(shè)置十字控制網(wǎng)，在每個孔位外延2米設(shè)置4個永久性固定樁作為延長樁，用于成孔前、成孔中及成孔后對孔位進(jìn)行校核，確?？孜恢行呐c地腳螺栓中4心點重合，在安裝提升設(shè)備時，注意使吊桶鋼絲繩與樁孔中心線一致。2、在自然狀態(tài)下進(jìn)行熱平衡方式開挖通過測量確定孔位中心點后，在原地面上維持原有植被和地質(zhì)狀態(tài)，采用人工分段快速開挖，一般以l.O米為一個施工段。由于凍土地區(qū)土質(zhì)堅硬，應(yīng)先用風(fēng)鎬將整體凍土擊成小塊，并用錘、釬配合破碎，同一段內(nèi)挖土次序為先中間后周邊，擴(kuò)底部分采用先挖樁身圓柱體，再按擴(kuò)底尺寸從上到下削土修成設(shè)計擴(kuò)底形狀，孔內(nèi)棄土垂直運出孔外。堆土應(yīng)遠(yuǎn)離孔口5.0米以外，以避免對孔壁穩(wěn)定造成影響。要充分考慮施工場地的大小，如果場地能滿足同時吊放鋼筋籠、灌注混凝土，則可同時開挖，如不能滿足，則按對角開挖。3、護(hù)壁施工(砼護(hù)壁)采用防熱擾動的辦法施工，護(hù)壁模板包括成型板和連接板，成型板是由折彎成不封口的異形板構(gòu)成，異形板折角為135°，該異形板上口小、下口大，上口斷面與下口斷面平行，異形板兩條角邊與上口斷面垂直，在該異形板兩條角邊內(nèi)側(cè)設(shè)置連接板，在連接板上設(shè)置與標(biāo)準(zhǔn)模板相適配的孔，由八塊異形板和多塊標(biāo)準(zhǔn)模板恰好組合成大小不同的棱臺桶形，適用于該工程不同的樁孔護(hù)壁。在進(jìn)行每段護(hù)壁施工前，要復(fù)測孔位中心點，確?？妆诖怪保瑹o坍塌、無擴(kuò)肚、無縮徑，上下同心。支好模板后在模板外側(cè)灌注混凝土，構(gòu)成外齒式砼護(hù)壁。此護(hù)壁作為施工用的襯體，不但起到抗塌孔作用，而且還可以增大樁側(cè)摩擦阻力，護(hù)壁要高出地表面20毫米左右，以防雜物滾入孔中，孔周圍設(shè)置安全防護(hù)欄桿。4、混凝土護(hù)壁的養(yǎng)護(hù)由于砼護(hù)壁對保證樁基質(zhì)量有非常重要的意義，砼護(hù)壁必須進(jìn)行良好的養(yǎng)護(hù)，以保證在短期內(nèi)達(dá)到拆模強(qiáng)度，確?？妆诓话l(fā)生坍塌事故，主要采用在混凝土中摻入適量的防凍外加劑，使混凝土在自然氣溫不低于-20°C，混凝土冰點在_15°C以內(nèi)條件下，并改善混凝土的性能，利用混凝土拌合物所積蓄的熱量及水泥水化熱量，用草簾、爐渣等保溫材料加以覆蓋，使混凝土在自然氣溫不低于-i5t:條件下得到相當(dāng)一段時間的低正溫養(yǎng)護(hù)。5、鋼筋籠制作安裝按設(shè)計圖紙在地面焊接好內(nèi)、外箍筋，按設(shè)計長度加工主筋后，采用在孔內(nèi)綁扎鋼筋籠，鋼筋籠的放置要與孔壁平行，并且進(jìn)行測量、復(fù)核鋼筋籠的中心點是否與孔位中心點重合，檢測合格后用鋼管將鋼筋籠固定在正確位置。當(dāng)鋼筋籠不能整體吊放時，可進(jìn)行分段吊放，但應(yīng)注意主筋焊接接頭面積百分率不應(yīng)大于50%，同時注意鋼筋的接頭焊接時的焊渣嚴(yán)禁掉入孔內(nèi)。6、混凝土施工配合比應(yīng)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)和施工季節(jié)的不同通過試驗確定，在實際施工前必須根據(jù)現(xiàn)場條件進(jìn)行適配試驗以確定施工配合比。本工程采用配合比如下5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>7、混凝土灌注放置好鋼筋籠后，清理孔內(nèi)虛土，灌注時用手推車運輸至樁孔口垂直灌注，以免沖擊孔壁?；炷料铝嫌么盎蜉斄蠈?dǎo)管，連續(xù)分層灌注，每層灌注高度不得超過1.5米，且分層振搗密實，第一次灌注量以埋設(shè)擴(kuò)底部位為好，在樁頂砼初凝前抹壓平整，以免出現(xiàn)塑性收縮裂縫，表面浮漿應(yīng)剔除。8、地腳螺栓安裝地腳螺栓在地面綁扎制作，當(dāng)砼灌注到一定位置后，用經(jīng)緯儀配合將加工好的地腳螺栓安放在正確位置，并且固定好后在灌注混凝土，邊灌注邊測量地腳螺栓是否偏移，如有偏移及時糾正。9、測量元件的埋設(shè)使用測溫元件的目的，主要是測量混凝土基礎(chǔ)在凝結(jié)固化的過程中放出的熱量對基抗土壤產(chǎn)生的熱擾動影響，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度時，其基抗內(nèi)土壤必須達(dá)到回凍狀態(tài)，否則影響組立鐵塔的安全和穩(wěn)定。所以要求測溫元件在安裝時必須保證傳感器與基礎(chǔ)周圍的土壤接觸良好，并采取一定的固定措施，并按設(shè)計要求數(shù)量進(jìn)行敷設(shè)，對每根傳感線進(jìn)行位置標(biāo)識，確保測溫儀測的預(yù)定深度的溫度。五、施工注意事項1.開挖時采取遮陽措施，盡量避免或減少施工時對樁周圍凍土的熱擾動；2.終孔時應(yīng)清除護(hù)壁泥污、孔壁殘渣、浮土、雜物和積水，經(jīng)檢驗合格后應(yīng)迅速封底，安裝鋼筋籠、灌注混凝土；3.對樁的垂直度和直徑應(yīng)每段檢查，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正，保證位置正確；4.考慮高原缺氧，采取必要的通風(fēng)措施，風(fēng)量不易少于25L/S，當(dāng)樁孔開挖深度超過5米時，每天開工前應(yīng)進(jìn)行有毒氣體的檢測；5.為防止泥漿流入草場污染周圍環(huán)境，施工前做好臨時排水系統(tǒng)，將施工中產(chǎn)生的泥漿集中流入沉淀池中。權(quán)利要求永凍土層的灌注樁施工方法，其特征為包括以下施工步驟(1)樁孔在自然狀態(tài)下用熱平衡方式開挖，快速成孔；(2)灌注防塌孔護(hù)壁；(3)在樁孔內(nèi)綁扎并與護(hù)壁面平行安裝鋼筋籠；(4)連續(xù)分層灌注混凝土。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永凍土層的灌注樁施工方法，其特征為自然狀態(tài)下用熱平衡方式開挖樁孔為在原地面上維持原有植被和地質(zhì)狀態(tài)用人工快速挖樁孔，孔深大于季節(jié)融化層下2米。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永凍土層的灌注樁施工方法，其特征為灌注防塌孔護(hù)壁為在無坍塌、無擴(kuò)肚、無縮徑的樁孔中在孔壁與護(hù)壁模板之間迅速灌注混凝土護(hù)壁。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的永凍土層的灌注樁施工方法，其特征為混凝土的重量比配方為水泥1份、水0.40-0.45份、砂1.95-2.00份、碎石2.95-3.00份、外加劑FD-10.048-0.050、NF-10.0025-0.0030。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永凍土層的灌注樁施工方法，其特征為混凝土灌注樁孔灌注到埋設(shè)地腳螺栓和測溫元件設(shè)計位置時，分別埋設(shè)地腳螺栓和測溫元件，測溫元件只與混凝土護(hù)壁外側(cè)的土壤接觸，通過基準(zhǔn)孔與施工孔相同位置的溫度來判斷施工孔的回凍狀態(tài)，當(dāng)基準(zhǔn)孔溫度與施工孔溫度一致時，表明施工孔混凝土完成放熱過程，可以判定施工孔達(dá)到回凍狀態(tài)，即可進(jìn)行下一道工序施工。全文摘要本發(fā)明為永凍土層的灌注樁施工方法，涉及輸電塔基的施工領(lǐng)域，隨著輸電工程的發(fā)展，輸電線路向高海拔多年凍土區(qū)延伸，但適合于凍土區(qū)塔基的施工方法還很不完美，給施工帶來較大困難，為此本發(fā)明提供了以下方案，樁孔在自然狀態(tài)下用熱平衡方式快速開挖，灌注防塌孔護(hù)壁，在樁孔內(nèi)與護(hù)壁面平行安裝鋼筋籠，快速分層澆筑混凝土灌注樁，本發(fā)明具有方法簡單，施工方便、易于實施，保證了凍土層穩(wěn)定和施工效率高的有益效果。文檔編號C04B28/00GK101768960SQ20081018796公開日2010年7月7日申請日期2008年12月31日優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日發(fā)明者李亞,李照新,畢雪昱,王修江申請人:新疆維吾爾自治區(qū)送變電工程公司