淺析南水北調中線主渠道2+450～3+970段膨脹土地區抗滑樁施工技術

□侯少華 □王國新 □張紅娟

（河南省地質礦產勘查開發局第一地質勘查院）

1.施工概述

南水北調中線一期工程總干渠陶岔渠首～沙河南淅川段，渠段起點樁號0+300，終點樁號8+400，總長8.1km。本標段為膨脹土分布區，主要建筑物包括明渠和建筑物兩類。

淅川1標段工程地質條件：自上而下依次為粉質粘土、粘土巖和灰巖，粉質粘土具弱膨脹性。地下水位高于渠水位，存在施工排水問題，渠坡穩定性較差。渠道工程存在的主要問題是膨脹土問題、渠坡穩定問題。

淅川1標抗滑樁施工范圍為主渠樁號2+450~3+970段，抗滑樁樁徑1.2m，樁長18m。

2.工程布置

抗滑樁施工主要運輸設備為混凝土罐車、平板車及汽車吊，道路為左右岸沿渠路與渠道內碎石鋪的臨時下渠道路，其中臨時下渠道路左右岸共布置9處。

鋼筋加工廠布置在主渠樁號2+550處渠道右岸施工路旁，占地面積400m2。地面采用C20混凝土硬化，硬化厚度20cm。

本標段混凝土拌和站布置在主渠樁號4+200處，共設置2座H ZS90型拌和站，單座理論生產能力為90m3/h，考慮設備利用率0.6，混凝土拌和系統總生產能力為45 m3/h，滿足本施工段混凝土生產能力要求。

3.施工工序

施工工序見圖1。

圖1 施工工序簡圖

4.施工方法及施工工藝

4.1 成孔施工

4.1.1 測量控制

首先與甲方監理一塊，檢查設計所給測量控制點。利用全站儀精確定位樁基中心點位、樁位軸線。

4.1.2 護筒的埋設

護筒由厚度為6m m的鋼板制成，高度為2.0m，內徑為1.2m。護筒接頭處保證內部無突出物，上口設置泥漿出口和吊環，耐拉、壓，不漏水。

圖2為抗滑樁施工工藝流程圖，護筒采用挖孔埋設，埋置深度1.8m左右，坑底分層夯填粘土至護筒底0.5m以下。

圖2 護筒埋設示意圖

4.1.3 樁位復測

護筒埋設完成后，重新放樣樁位中心點，校核護筒埋設位置；并測量護筒頂標高，計算孔深。

4.1.4 鉆進施工

4.1.4.1 沖擊鉆機施工

鉆機就位前，在設置抗滑樁的部位修建工作平臺，平臺高出樁頂高程約1.5~2.0m，寬約8m，采用山坯石填筑，厚度50cm。待抗滑樁施工完畢再進行拆除。

鉆機就位后，利用護樁定出樁位中心點，調整鉆機位置，使鉆頭中心與樁位中心重合。開孔：開鉆時先在孔內回入清水，用于沖擊鉆沖擊造漿。沖程：一般在通過堅硬密實巖層時，沖程4~5m。在通過卵石或巖層時，如表面不平整，先投入粘土和小片石將表面墊平，再用十字型鉆進，注意防止發生斜孔、坍孔事故。

4.1.4.2 旋挖鉆機施工

旋挖鉆機的設置及調整:施鉆時，首先將旋挖鉆機移到鉆孔作業所在位置，在鉆孔作業之前需要對鉆桿進行調垂。

鉆孔作業:在作業過程中，操作人員可通過主界面的3個虛擬儀表的顯示—動力頭壓力、加壓壓力、主卷壓力，實時監測液壓系統的工作狀態。開孔時，以鉆頭自重并加壓作為鉆進動力，一次進尺深度和鉆頭的運動位置由儀器顯示。施工過程中通過鉆機本身的三向垂直控制系統反復檢查成孔的垂直度，確保成孔質量。

鉆孔進尺速度:由地層的軟硬程度確定，在易縮徑的地層中,應適當增加掃孔次數,防止縮徑；對回填土層采用保護措施進行施工；對于深度較淺的卵石層可采取人工直接開挖的方法穿過該層后改用旋挖鉆機鉆進的方法。鉆渣要及時運出工地，棄運到合適的地點以達到環境保護的要求。

4.1.5 清孔及成孔檢查

孔底沉淀的厚度直接關系到成樁的質量，采取以下方法控制孔底沉淀的厚度。

4.1.5.1 清孔方法

采用正循環的方法進行清孔，清孔分兩次進行。第一次是終孔后換漿，提升鉆錐距孔底10～20cm，以相對密度較低(1.1～1.2)的泥漿壓入，把鉆孔內的懸浮鉆渣和相對密度較大的泥漿換出。第二次是在安好鋼筋籠并下導管后，泥漿泵通過導管以大泵量壓入泥漿進行置換。

4.1.5.2 沉淀厚度控制

在鉆進過程中做好鉆進記錄，終孔時通過鉆進記錄仔細計算孔底標高以及孔底到護筒頂面的長度。清孔過程中不斷用長鋼卷尺測量沉淀頂面到護筒頂面的長度，計算出孔底沉淀厚度。測量按多點進行，防止孔底局部沉淀過厚。孔底沉淀符合設計及技術規范的要求。

4.1.5.3 泥漿指標

灌注前泥漿比重控制在1.03～1.1，含砂率＜1%，粘度控制在 18～22s。

4.1.5.4 清孔后，對孔徑、孔深和傾斜度等進行檢查。

4.2 成樁施工

4.2.1 鋼筋籠制作及安裝

4.2.1.1 場地處理

鋼筋籠制作場地須平整、硬化，在場地上鋪設墊木進行鋼筋籠的制作。

4.2.2.2 鋼筋的下料與制作

鋼筋籠的加工應符合設計及規范要求，嚴格控制鋼筋的搭接方法、搭接長度、焊縫質量及所用焊條的種類。用卡板成型法控制鋼筋籠直徑和主筋間距，根據鋼筋籠設計長度下料制作。同時，為控制鋼筋籠的保護層厚度，在鋼筋籠周圍設置輪型混凝土墊塊,自上而下每2m設置1道，每道4個。

4.2.2.3 鋼筋籠的運輸和吊裝

采用吊車吊裝，為防止骨架彎曲變形，采用“十字”吊架多點吊裝。吊裝過程應豎直、緩慢。盡量避免鋼筋籠傾斜或擺動，防止碰及孔壁。鋼筋籠就位后，用鋼管固定于孔口，防止發生移位或澆筑混凝土時上浮。

4.2.2 混凝土灌注

混凝土坍落度宜控制在180～220m m。

4.2.2.1 施工準備

導管：直徑為280m m的無縫鋼管，每節導管長度為1m、1.5m、2m和3m不等，以適應灌注需要。導管采用絲扣連接。導管連接要直，密封性要好，不漏氣，不漏水。導管使用前應進行水壓密封試驗。漏斗：漏斗用3m m左右的薄鋼板卷成，下端為圓錐形，下口焊接1節短管，短管用絲扣和導管連接。安裝導管時，底口距孔底距離控制在20~50cm之內。分節上緊，逐一編號并做好詳細記錄，防止在拔管過程中拔錯，導致導管埋深過小或斷樁。

4.2.2.2 灌注步驟

計算首次連續灌注混凝土的方量，向漏斗內灌入混凝土，保證首次灌注要滿足導管埋深(≥1m)。緊湊、連續不斷的進行灌注，觀察管內混凝土下降和孔口的返水情況。統計灌入的混凝土量，填寫灌注記錄表。導管埋深一般控制在2~6m之間。

注意事項：嚴格控制混凝土的質量，防止混凝土中混入異物造成導管堵塞。一旦堵塞，及時組織力量進行檢查和疏通，以確保灌注的連續性。若耽擱的時間較長要上下抖動導管，防止導管活動困難影響灌注。隨時用測錘多點測量混凝土面的高度，以提供拆除導管的依據。提升導管時要保持導管軸線豎直和位置居中。拆、裝導管要快，導管的接頭要清洗，漏斗和導管要上緊。混凝土面到達鋼筋籠下端時，為避免鋼筋籠上浮，可用鋼管垂直地卡壓住鋼筋籠，鋼管點焊在孔口上，也可用短鋼筋焊在護筒上。當混凝土面接近鋼筋籠時，放慢灌注速度，進入鋼筋籠2~3m后，適當提升導管，減小埋深（但不小于2m）。樁頂超出設計標高0.8m以上，保證樁頭部位混凝土的質量。

4.3 截樁頭及打磨

4.3.1 確定樁位，首先清運基槽內土方，將槽底整平，根據樁圖重新核實每根樁的位置，確定無誤后方可進行下道工序的施工。

4.3.2 一次截樁，對樁頭進行一次截斷，截斷點為樁頂設計高程上返5cm處。

4.3.3 機械開挖，樁間土的開挖采用1臺小型挖掘機自西向東進行開挖，一次性挖至圖紙設計標高。開挖時沿兩排樁的中心線開挖，每邊留250m m土方采用人工開挖，以免機械擾動樁基。

4.3.4 人工配合，在挖掘機開挖的同時，用人工進行配合，將離樁較近的土方用人工清理。槽底預留的100m m厚的土方采用人工開挖。

4.3.5 人工清理、整平，用水準儀控制槽底標高隨時抄平，清理至設計標高。

4.3.6 樁頭打磨，打磨前要檢查打磨面下是否松動，打磨面要平整光滑，不得出現孔洞，以便樁檢。

4.4 樁身低應變法檢測

檢測過程中，同一批試樁的試驗操作宜保持同等條件，根據樁徑大小，樁身對稱布置2~4個檢測點。

5.結論

通過上述施工方法，共完成抗滑樁737根，保證了渠坡的穩定性。通過樁身低應變法檢測，一類樁730根，二類樁7根，優良率99.1%，合格率100%。

該方法對今后同類工程施工具有指導意義。