浅谈钻孔灌注桩防冻拔措施

浅谈钻孔灌注桩防冻拔措施

秦伟娟任卫志

摘要：分析了桩基冻拔的原因，提出预防措施。

关键词：桩基；冻拔；原因；预防

水利工程建设中，桥涵工程的座数约占50%，近几年，由于钻孔灌注桩具有施工方便、工程进度快、节约建设投资、造型美观等优点，这种形式的桥梁工程在佳市地区得了普遍的利用。

我区地处祖国的北部边疆，年气温低，冻结历时长，加之水工建筑物多处于江、河、渠等低洼地段，地下水位高，冻前基土含水量大，所以基土冻胀对桩基的破坏较严重，轻者桩柱每年上拔几公分，重者每年十几公分。各桩柱的冻拔量很不均匀，结果造成上部结构起拱、错缝、断裂，以致最后失去稳定而倒。

桩柱冻拔的根本原因是：在冻结过程中，随着冻深增加，作用在桩周的切向冻胀力不断增大。当切向冻胀力增大到等于或大于桩柱的自重、外荷和下卧融土层的摩阻力时，结果桩柱失去竖向稳定，向上冻拔，即N＋G＋F≤∑δ。根据桩基冻拔的原因，采取以下防冻拔措施。

1桩基抗冻拔稳定性验算

桩基抗冻拔稳定验算应同时满足整体不上拔、局部不拔断两个条件。

N。＋G。＋F≥KT（1）

（KT－N。－G1－F1）/Ag≤[Rg]（2）

（KT－N。－G1－F1）/A≤[δ]（3）

式中：N。——作用在桩顶的竖向荷载，取结构恒载或施工中冬季最恒载（t）；G。——桩身自重（t）；F——桩在冻结线以下各土层中的摩阻力之和（t）；K——结构安全系数。对静定结构，K＝1.1；对超静定结构，K＝1.2。T——季节冻结层对桩的总切向冻胀力（t）；F1——验算截面至冻结线之间桩与暖土的摩阻力（t）；G1——验算截面以上桩的自重（t）；Ag——验算截面处纵向受拉钢筋的面积（cm2）；（Rg）——钢筋的极限拉应力（kg/cm）；A——验算截面的截面积（cm）；（δ）——材料的极限抗拉强度（t/m2）；

对钢筋混凝土桩基础，用（1）和（2）式进行抗冻拔稳定计算；对于混凝土或浆砌石墩台基础，用（1）和（3）式进行抗冻拔稳定计算。

桩基抗冻拔稳定计算的关键是合理的选取单位切向冻胀力及暖土的单位摩阻力。

影响切向冻胀力的因素很多，国内外各家所测得的切向冻胀力也不尽相同，给值波动范围过大（从15~25t/m2），取值不易掌握，如果取值不合理，桩基就不稳定。

2减少或防止受桩基约束的土体冻胀

2.1换填。将桩基约束范围内的冻胀性土换填为非冻胀的砂、卵石、碎石、沥青渣油砂等。

直径小于50cm的摩擦桩，换填范围为3~4倍桩径，直径大于50cm的磨擦桩，换填范围为2~3倍的桩径，换深度等于2/3~1倍的最大冻深，但要注意冲刷的问题。

2.2保温。用各种保温材料，如水、冰、雪、炉渣、草伐、硬质泡沫塑料等覆盖在基础侧表面。

除了这两种措施以外，还有其它的措施，在这里就不都介绍。

我区的愚公涝区，有灌注桩桥25座，由于在设计中注意到了冻害问题，对桩基的设计进行了抗冻拔稳定计算和换填碎（砾）石两种措施，经过四年的运用，效果比较好，没有因为冻拔而使桥失去稳定。

3结构措施

扩大式基础有爆扩桩（首先在土层中开挖出一个喇叭形井口，然后在井口中心向下钻凿垂直桩孔至设计深度；在孔底放入集中药包，并在炮孔的中心设置套管，在套管内装填条形药包；在炮孔和套管之间充填搅拌好的混凝土或水泥砂浆，在炮孔口覆盖钢板，钢板上堆积压载物；待充填的混凝土或水泥砂浆在浇灌完毕后３～８小时后，同时起爆集中药包和条形药包，一次爆破形成带有混凝土支护层的桩柱和桩头；在桩头和桩柱中浇灌混凝土形成爆扩桩。该工艺简单，桩孔无明显缩径、不塌孔，土层压实效果好，成桩效果可靠，不仅明显提高桩基质量和承载力，适用于粘土及松散砂土层中各种建筑物桩基础的施工，具有广泛的实用性）、变径桩：锚固底梁、井字底梁、阶式基础、扩大式墙基础六种形式。

我县在设计中推广了扩大式基础各锚固底梁基础农桥20余座，该种形式是利用自身的冻胀反力来克服冻拔，基础稳定性好。不受地基础质条件限制，故适应性较强。桩基础顶面最小埋深应在最大冻深之下。