南水北調(diào)中線干渠邯鄲市段青蘭渡槽工程的地質(zhì)覆蓋層主要為人工填土、黏土巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂、粉砂等多層結(jié)構(gòu)，以黏土巖為主。黏土巖單層厚度一般5~ 20m，泥質(zhì)粉砂巖單層厚度0.5~6.1m，粉細(xì)砂（局部中砂）層單層厚度1.1~7. 3m。場區(qū)位于邯鄲市漏斗區(qū)，地下水埋深在50m以下，少量孔隙水，含水層為粉細(xì)砂層，場區(qū)無地表水。該工程鉆孔灌注樁采用干孔作業(yè)鉆進(jìn)工藝。干孔作業(yè)鉆進(jìn)施工采用旋挖鉆實施鉆孔，采用無水法灌注混凝土，無須泥漿護(hù)壁，可大幅度節(jié)約工期和工程成本，并且成樁質(zhì)量可靠。

2 施工工藝及實施要求

2.1施工工藝

干孔無水灌注樁施工工藝流程見下頁圖。

2.2具體實施步驟與要求

2. 2.1 地質(zhì)勘驗及樁位點(diǎn)的確認(rèn)

鉆孔前施放樁位點(diǎn)，放樣后四周設(shè)護(hù)樁并復(fù)測，誤差控制在10mm以內(nèi)，確定是否有障礙物，監(jiān)理驗收合格后進(jìn)行成孔施工。

2.2.2埋設(shè)護(hù)筒

根據(jù)樁位點(diǎn)設(shè)置護(hù)筒，采用旋挖鉆機(jī)靜壓法來完成，護(hù)筒與坑壁之間應(yīng)用黏土填實。首先正確就位鉆機(jī)，使機(jī)體垂直度、鉆桿垂直度和樁位鋼筋籠中心三線合一，然后在鉆桿頂部帶好筒式鉆頭，再用吊車吊起護(hù)筒并正確就位，用旋挖鉆桿將其垂直壓入土體中。并使護(hù)筒中心與樁位中心重合，埋設(shè)深度1. 5m，高出地面20~ 30cm。

2.2.3干孔作業(yè)鉆進(jìn)

a．鉆機(jī)就位及檢查。鉆機(jī)就位前對原樁位進(jìn)行復(fù)核，樁位偏差小于10mm，并用“+”字線定位，然后進(jìn)行鉆機(jī)就位。鉆機(jī)就位要求：鉆機(jī)保持平穩(wěn)，不發(fā)生傾斜、位移，鉆頭對準(zhǔn)孔位開啟電機(jī)進(jìn)行開孔。

b．鉆孔施工。按試樁確定的施工參數(shù)進(jìn)行鉆進(jìn)施工，并作好相應(yīng)成孔記錄。根據(jù)地質(zhì)情況控制進(jìn)尺速度：由硬地層鉆到軟地層時，可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度；反之，要減速慢進(jìn)；在易縮徑的地層中，應(yīng)適當(dāng)增加掃孔次數(shù)，防止縮徑；對硬塑層采用快轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率；砂層則采用慢轉(zhuǎn)速慢鉆進(jìn)。

硬地層鉆進(jìn)，可換用小直徑筒形齒狀鉆斗，先鉆一小孔，然后再用鉆斗擴(kuò)孔鉆進(jìn)，也可換用短螺旋鉆進(jìn)，然后再下鉆斗撈渣；在砂礫、砂卵、卵石地層中鉆進(jìn)時，為保護(hù)孔壁穩(wěn)定，可事先向孔內(nèi)投入適量黏土球，下入孔內(nèi)的鉆頭，其底盤進(jìn)渣口必須裝閉合閥板，以防提鉆時砂礫石從底部漏落孔內(nèi)。

終孔后應(yīng)清除護(hù)壁上的泥土和孔底殘渣、積水，孔底沉渣厚度不大于100mm，確認(rèn)達(dá)到要求后，報請監(jiān)理工程師進(jìn)行隱蔽工程驗收，驗收合格后，盡快進(jìn)行鉆機(jī)移位，開始澆灌混凝土。

2.2.4 吊放鋼筋籠

鋼筋采用剝肋直螺紋連接，為保證接頭套絲質(zhì)量，鋼筋采用剪切機(jī)下料，剝肋滾壓直螺紋機(jī)加工絲頭，使用螺紋環(huán)規(guī)進(jìn)行檢測，用力矩扳手?jǐn)Q緊。接頭質(zhì)量、性能符合I級接頭的要求，制作好的絲頭要用鋼筋保護(hù)帽保護(hù)，防止螺紋被碰傷或被污物污染。主筋保護(hù)層50mm，用鋼筋耳控制，允許偏差±20mm，要確保鋼筋籠居于鉆孔中間，既可避免籠體碰撞孔壁，又可保證混凝土保護(hù)層均勻且鋼筋籠在樁體內(nèi)的位置正確。鋼筋籠易分兩截制作，現(xiàn)場焊接連接。

鋼筋籠起吊及運(yùn)輸過程中，應(yīng)保證整體、平直起吊。鋼筋籠扶直過程中使用兩臺吊車，吊離地面后，利用重心偏移原理，通過起吊鋼絲繩在吊車鉤上的滑運(yùn)并稍加人力控制，實現(xiàn)扶直，轉(zhuǎn)化為垂直起吊，以便入孔。鋼筋籠入孔時應(yīng)輕放慢放，安裝完畢以后，必須立即固定，并復(fù)核籠頂標(biāo)高。

2.2.5 無水混凝土灌注成樁

a．混凝土各組分的配比�；炷粮鹘M分的配比如表1所列。

通過外加劑（減水劑、引氣劑）、膠結(jié)材料（水泥和礦物摻合料）和粗細(xì)骨料（中砂和碎石）的選擇、搭配和配合比設(shè)計，將混凝土的屈服應(yīng)力減小到足以被自重產(chǎn)生的剪應(yīng)力克服，使混凝土流動性增大，同時又具有足夠的塑性黏度，令骨料懸浮于水泥漿中，不出現(xiàn)離析和泌水問題，能夠借助灌注樁導(dǎo)管埋深混凝土的壓力達(dá)到自密實。摻加適量礦物摻合料（粉煤灰）調(diào)節(jié)混凝土的流變性能，提高塑性黏度與拌和物中的漿固比，改善混凝土和易性與勻質(zhì)性，并減少粗細(xì)骨料顆粒之間的摩擦力，提高混凝土的通阻能力。

適當(dāng)增加砂率和控制粗骨料粒徑不大于40mm，以減少遇到阻力時漿骨分離的可能性，增加拌和物的抗離析穩(wěn)定性。

b．混凝土灌注采用導(dǎo)管法。導(dǎo)管的直徑、規(guī)格要與孔徑適應(yīng)，一般采用卡口式接頭，直徑300mm、壁厚10mm的導(dǎo)管，每節(jié)管長2m。導(dǎo)管在吊入孔內(nèi)時，其位置要居中、軸線順直，穩(wěn)步沉放，防止卡掛鋼筋骨架和碰撞孔壁。

采用H250型拌和站拌和，8m3混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸混凝土至現(xiàn)場，直接倒入導(dǎo)管內(nèi)灌注。灌注混凝土前，要對孔內(nèi)進(jìn)行二次清孔，確�？變�(nèi)無積水。

灌注首批混凝土?xí)r，導(dǎo)管下口至孔底的距離控制在25~ 40cm，且使導(dǎo)管埋入混凝土的深度不小于1m。剪球灌注開始后，要連續(xù)進(jìn)行，并盡可能地縮短拆除導(dǎo)管的間隔時間，一般不超過2. 5h;灌注過程中要經(jīng)常用測深錘探測孔內(nèi)混凝土面的位置，及時調(diào)整導(dǎo)管的埋深，導(dǎo)管埋深控制在3~6m�；炷两咏鼧俄敃r，提高漏斗高度，保證漏斗距離設(shè)計樁頂高程不小于4m，吊斗傾倒混凝土，以保證混凝土的自密實。為確保樁頂質(zhì)量，樁頂加灌0.5~ 1m高度。

3成樁質(zhì)量檢測

3.1 超聲波檢測

現(xiàn)場檢測步驟具體如下：

a．將發(fā)射與接收聲波換能器通過深度標(biāo)志分別置于兩根聲測管中的測點(diǎn)處。

b．發(fā)射與接收聲波換能器應(yīng)以相同標(biāo)高或保持固定高差同步升降，測點(diǎn)間距不宜大于250mm。

c．實時顯示和記錄接收信號的時程曲線，讀取聲時、首波峰值和周期值，宜同時顯示頻譜曲線及主頻值。

d．將多根聲測管以兩根為一個檢測剖面進(jìn)行全組合，分別對所有檢測剖面完成檢測。

e．在樁身質(zhì)量可疑的測點(diǎn)周圍，應(yīng)加密測點(diǎn)，或采用斜測、扇形掃測進(jìn)行復(fù)測，進(jìn)一步確定樁身缺陷的位置和范圍。

f．同一根樁各檢測剖面的檢測過程中，聲波發(fā)射電壓和儀器設(shè)置參數(shù)應(yīng)保持不變。

檢測結(jié)果如表2所列。

完成檢測后，綜合分析各參數(shù)，未發(fā)現(xiàn)明顯的不良缺陷，樁身完整性均合格。根據(jù)樁身完整性指標(biāo)分析，檢測結(jié)果均為I類樁。

3.2高應(yīng)變檢測

高應(yīng)變檢測采用CASE法。將兩支加速度傳感器和兩支應(yīng)變力傳感器分別對稱安裝在樁側(cè)表面（距樁頂兩倍樁徑左右），用重錘自由下落錘擊樁頂，傳感器采集接收樁身在瞬時沖擊下產(chǎn)生的軸向應(yīng)變、樁側(cè)與樁端土阻力效應(yīng)及樁身運(yùn)動速度信號等。

CASE法是以行波理論為基礎(chǔ)，視樁為一維彈性桿件，在樁頂施加垂向瞬時沖擊力，使樁身向下位移，激發(fā)側(cè)樁與樁端土阻力，通過分析簡化去除土的動阻力成分，求得樁的靜承載力。CASE法分析計算公式如下：

測點(diǎn)樁長指高應(yīng)變檢測時，傳感器安裝位置以下的樁長。檢測各樁的樁頂均高于設(shè)計標(biāo)高，傳感器安裝在距樁頂下2m左右處，錘重12000kg，落距0.8m左右，計算承載力的J c值系數(shù)根據(jù)地質(zhì)勘查資料取0. 30。

檢測結(jié)果如表3所列。

所檢測各樁的單樁承載力均不小于設(shè)計單樁豎向極限承載力值。

4經(jīng)濟(jì)效益分析

a．降低工程造價、減少工程臨時占地。干孔作業(yè)鉆進(jìn)無水法灌注混凝土施工工藝，相比泥漿護(hù)壁鉆孔工藝，節(jié)省了泥漿系統(tǒng)，減少了泥漿原材料及水資源的消耗，降低了工程施工成本；槽內(nèi)挖出渣土運(yùn)輸遠(yuǎn)比運(yùn)輸、處理泥漿成本低，可節(jié)省排放處理泥漿的費(fèi)用，節(jié)省泥漿系統(tǒng)的臨時工程占地，特別是在市區(qū)場地狹小的情況下施工，效果明顯。

另外，由于操作直觀，預(yù)留鑿除樁頭容易控制，避免了水下灌注樁頭預(yù)留過高的問題，節(jié)省了部分超灌混凝土和鑿除等費(fèi)用。

b．更利于環(huán)境保護(hù)，文明施工。無泥漿排放施工現(xiàn)場環(huán)境整潔、有序，減少了對周圍環(huán)境的影響，避免了污染河道、公路、土地等。容易做到文明施工，提高工程效率。

c．施工質(zhì)量容易得到保證。干作業(yè)成孔，便于取樣判斷各個孔位地層變化，清楚掌握工程地質(zhì)情況的變化，特別是設(shè)計要求終孔在某一地質(zhì)層時，終孔取樣是泥漿護(hù)壁系統(tǒng)難以解決的難題，而干作業(yè)成孔能很容易直觀判斷終孔地層，可以完全目測掌握成孔質(zhì)量和進(jìn)展情況，以便出現(xiàn)問題及時采取應(yīng)對措施。

干孔灌注混凝土極其有效地解決了鋼筋籠上浮問題，無沉砂不會在混凝土頂部形成硬蓋，托頂鋼筋籠上浮。

d.節(jié)省施工工期。由于省去泥漿系統(tǒng)，鉆孔速度快，直觀目測驗收速度快，混凝土灌注速度時間短，在保證質(zhì)量前提下省去了大量的工序，施工速度得到提升，可節(jié)省工期達(dá)30%。

e．人工成本低。工藝簡單便于操作，降低操作工人的勞動強(qiáng)度，因此可大幅度降低勞動成本。

5適用地層條件

干作業(yè)鉆孔灌注樁施工地質(zhì)條件，滿足挖樁深度范圍內(nèi)無地下水、流沙或軟弱地層（指在無外力施加情況下，自行坍塌的地層），或只有少量地下水，可以在進(jìn)行二次清孔時排空地下水。

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