冬期桩基础施工的几个要点

【摘 要 】以山西某高速公路桥梁桩基础施工为例，从施工机具的选择、钢筋笼的制作及混凝土施工控制三个方面介绍在冬期施工条件下，应因地制宜选择合理的施工机具:掌握冬期混凝土灌注桩施工的方法和温度控制办法;在不同气温情况下采取有效的加热水温、材料保温、运输保温等措施，就能保证灌注质量，加快工程进度。

【关键词】冬期施工;桩基础;混凝土施工;温度控制

【中图分类号】TU744【文献标识码】B

1 工程概述

1.1 地形、地质及水文条件

　　该工程地段为平原微丘地貌，地势平坦开阔，上覆第四系全新统粉质黏土;冲洪积粉质猫土;上更新统洪积层粉质黏土 、 细砂、粗砂、碎石土;上更新统坡残积层粉质黏土。该地段无地表 水，地下水丰富，埋藏浅，一般为17-20 m，对混凝土无侵蚀性。

1.2 气候条件

　　该地区属高寒区，1月中旬最低气温为一23℃，平均气温 一7℃ 。最冷月为1月份，平均气温一11.3℃。在此期间中， 混 凝 土的施工应按冬期施工技术规定进行。

1.3 工程概况

　　该合同段共有大中桥5座，跨线立交3座。钻孔灌注桩累计达32(X)m，全部设计为摩擦桩。合同工期13个月，从9月份到次年10月份。在任务重的情况下，桩基础成了咽喉工程 ， 为 保证工期就必须在冬期完成全部桩基工程。

2 施工机具的选择

　　通过对地形地质条件、气候条件及工期等因素综合分析后，决定采用旋挖钻作为桩基成孔施工的主要机具。采用旋挖钻，主要是考虑其有以下几个优点。

　　(1) 旋挖钻机的机、电、液一体化高度集中，结构紧凑，操纵灵活方便，机械化、自动化程度高，施工现场内可自行移动、自立桅杆，移动、对孔位方便、快捷。而且采用伸缩式钻杆，节省了人力和加接钻杆的时间，时间利用率高。

　　(2) 配置了许多电子监测设备，如孔深、孔斜等，更能保证成孔质量。此外旋挖钻机钻孔挖出的几乎是原状土，便于对地层的判定。有利于保证桩的质量。

　　(3) 钻进效率高:旋挖钻机可根据地层情况配置不同的钻头，在勃性土层可使用长钻筒，加快钻进速度;对于砂卵石含量较大的地层可使用短钻筒，配置泥浆护壁，控制钻速;对于含孤石、漂石及较硬岩石地层可换用长、短螺旋钻头进行处理，松动后再换上钻筒继续钻进。与常规钻机相比，旋挖钻机回转扭矩大，并可根据地层情况自动调整。钻压大，并易于控制。同时由于旋挖钻进时钻头直接从孔内提取岩土，故其钻进速度非常高。一般情况下，在土层、砂层的钻进速度可达10m/h，在勃土层可达4一6m/h，是普通回转钻进的3一5倍，甚至更高。这样就可以加快工程进度，尽量避免将工期拖到平均气温最低的1月份。

　　(4)成桩质量好:旋挖钻进对地层扰动小，孔壁泥皮薄，形成的孔壁为粗糙型，有利于增加桩侧摩阻力，保证桩基设计承载力。

　　(5)由于旋挖钻孔仅需补充泥浆护壁，因此，与传统钻孔相比不会产生大量的泥浆，对环境污染小。同时孔底沉渣少，易于清孔，提高桩端承载力。

3 钢筋笼的制作

3.1 钢筋的冷拉和冷弯

　　(1) 钢筋冷拉温度不宜低于一20℃。

　　(2 )钢筋负温冷拉方法可采用控制应力方法或控制冷拉率方法。

　　(3 )在负温条件下采用控制应力方法冷拉钢筋时，由于伸长率随温度降低而减少，如控制应力不变，则伸长率不足，钢筋强度将达不到设计要求。因此在负温下冷拉的控制应力应较常温提高。而冷拉率的确定应与常温施工相同。

　　(4) 钢 筋 冷拉设备仪表和液压工作系统油液应根据环境温度选用，并应在使用温度条件下进行配套校验。

　　(5 )当温度低于一20℃时，严禁对低合金Ⅱ、Ⅲ班级钢筋进行冷弯操作，以避免在钢筋弯点处发生强化，造成钢筋脆断。[Page]

3.2 钢筋焊接

　　(1) 冬期在负温条件下焊接钢筋，应尽量安排在室内进行。如必须在室外焊接，其环境温度不宜低于一20℃，风力超过3级时应有挡风措施。焊后未冷却的接头，严禁碰到冰雪。

　　(2 )负温闪光对焊。负温下，钢筋端面比较平整时，宜采用预热闪光焊;端面不平整时，宜采用闪光一预热一一闪光焊。

　　(3) 负温电弧焊。焊接时，必须防止产生过热、烧伤、咬肉和裂纹等缺陷，在构造上应防止在接头处产生偏心受力状态。

　　(4) 负温自动电渣压力焊。焊接步骤与常温相同，但应适当增加焊接电流，加长通电时间。接头药盒拆除的时间宜延长2min左右，接头的渣壳宜延长5min方可打渣。冬季钢筋焊接前，必须根据施工条件进行试焊，经试验合格后，方可正式施焊。

4 混凝土的施工控制

4.1 冬期施工混凝土对原材料的要求

　　(1) 水泥优先选用硅酸盐水泥、普通硅酸水泥，应注意其中掺合材料对混凝土抗冻、抗渗等性能的影响，水泥强度等级不应低于42.5MPa，水泥最小用量不应少于30kg/3，水灰比不应大于0.6。

　　(2) 所用骨料必须清洁，不得含有冰雪等冻结物及易冻裂的矿物质。在掺用含有钾、钠离子防冻剂的混凝土中，骨料中不得混有活性材料，以免发生碱一骨料反应。

　　(3) 在冬季浇筑的混凝土工程，根据施工方法，合理选用各种外加剂。应注意含氯盐外加剂对钢筋的锈蚀作用，宜使用无氯盐防冻剂。

　　(4) 拌合水，一般饮用的自来水及洁净的天然水都可作为拌制混凝土用水，污水、工业废水、pH值小的酸性水、硫酸盐含量超过1%的水，不得用于混凝土中。为了减少冻害，应将配合比中的用水量降低至最低限度。办法是:控制塌落度，加人减水剂，优先选用高效减水剂。

4.2 混凝土的挽拌

　　(1) 用料的加热方法。冬期施工中拌制混凝土用的材料(如:砂、石子、水)都应保持正温，一般应进行适当加热，使混凝土达到要求的温度。加热材料，应优先考虑加热水。因为水的热容量较大，加热也方便，只有当水加热到规定的最高温度还达不到要求时，再考虑对砂石的加热。如石子比较干，只加热砂即可。水泥不能加热，宜使用暖棚中保存的水泥。水加热时 ，可以用炉火烧水，也可以直接用蒸汽通人水箱，使水升温，还可用电热棒加热法。砂石加热，一般是将蒸汽管直接插人砂堆中通蒸汽加热，或在施工现场搭设临时暖棚，用暖棚内的热气使砂蓄热。如用量不大，也可以将砂、石子放在架空的铁板上用火烘烤来加热，但不能用火焰直接加热骨料。

　　(2) 混凝土的搅拌。冬期混凝土搅拌应制定合理的投料顺序，使混凝土获得良好的和易性和使拌和物温度均匀，有利于强度发展。其投料顺序一般先投人骨料和粉状外加剂，干拌均匀再投人加热的水，等搅拌一定时间后，水温降至40℃左右时投人水泥，拌合均匀。注意搅拌时要绝对避免水泥过热出现假凝现象。冬期施工为保证混凝土和易性，流动性，应延长拌合时间，较常温增加50%。出罐温度一般控制在13℃一18℃。若考虑到因气温低出现堵管现象进行处理占用时间，可适当提高温度，但不高于25℃。[Page]

　　由于该地区温差较大，为了保证混凝土出罐温度一般控制在13℃一18℃，所以对不同的气温条件下的原材料进行拌合试验。通过试验得出:砂、碎石人机温度不宜低于5℃，水加热后的温度应控制在40℃一60℃之间。

4.3 混凝土的运输

　　混凝土搅拌时，因材料加热而得到的热量，在运输过程中应尽量减少热量损失。应注意选用大小合适的，最好带保温设施的运输工具;减少运输次数，缩短运距;合理组织装人、运输和卸出混凝土的工作;混凝土灌筑温度一般应控制在10℃以上。

　　在混凝土运输的过程中，我们采用4辆混凝土运输车，外加保温措施。这样直径1.5m桩长在40 m以内的灌注桩，在16车次的情况下就可以浇注完毕。根据运距、运输时间、混凝土搅拌时间、浇注时间、拔卸导管时间等一系列过程时间进行计算分析，从而合理安排洽理组织，使混凝土在保证人孔温度的同时连续浇注，以保证桩基础的质量。

4.4 混凝土的施工

　　实际施工过程中，结合该地区温差较大，灌注长度40 m以内直径1.5m的桩最长需4h的特点，为了更有利于保持温度，尽量把开灌时间全部安排在下午。

　　前期工序采用时间倒推法进行施工，具体时间安排如下。

　　(1) 钻孔机具采用旋挖钻机，通过控制钻进速度，成孔时间控制在早晨9:0一10:0左右。

　　(2) 检孔后开始清孔，清孔时间一般为lh，清孔完毕控制在10:0一11:0。

　　(3) 下钢筋笼，一般需lh一2h，如清孔时间延长，应增加焊工加快下笼速度。

　　(4) 下导管和灌注前准备工作lh，通过各个环节的控制，开灌时间控制在12:0一13:0。

　　桥梁灌注桩基为地下工程，灌注后对最大冻土深度以上段落，通过回填覆盖的保温措施，就能保证桩基质量。

4.5 混凝土试件的留设

　　按规范应较常温至少多留置2组同条件养护试件，一组用来测定混凝土受冻前的强度即临界强度，另一组用作检验28d的强度。混凝土试块应在浇筑现场制作。试压前试件应在拥有正温条件的室内停放，解冻后再进行试压，停放时间需4一12b。

5 结束语

　　通过桩基础无破损检测，桩基础全部合格，而且优良率达到95%。实践证明:在冬期施工过程中，由于气候、工期等条件的特殊性，选择旋挖钻虽然增加了初期成本，但是加快了工程进度、保证工程质量，从整体效益上来讲，还是比较成功的。混凝土的施工控制作为冬期桩基施工的重点，其中每一个环节都是非常重要的。掌握了冬期混凝土灌注桩施工的方法和温度控制方法，在不同气温情况下采取有效的加热水温、材料保温、运输保温等措施，就能保证灌注质量，加快工程进度。

参考文献

　　[1]JTJ041-2004公路桥涵施工技术规范[5].

　　[2]JTGF80/l-2004科公路工程质量检验评定标准[5].