樁基地溫變化規(guī)律

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1、融區(qū)與多年凍土區(qū)過渡帶鉆孔灌注樁施工及其周圍土層地溫變化規(guī)律的初步探索張加全王文軍摘要：針對青藏高原的特點，通過對鉆孔灌注樁及其周圍土層溫度變化過程的研究，了解混凝土溫度與地基土溫度的變化規(guī)律，作為選擇混凝土防凍措施和混凝土拌和料溫度的依據(jù)。通過對孔壁、樁側(cè)（距樁側(cè)35cm）、基準測溫孔（距承臺中心20m）的地溫觀測，把握混凝土施工材料及施工方法對鉆孔灌注樁的回凍規(guī)律的影響。對鉆孔機具的性能、鉆進效率、成樁工藝、樁體混凝土灌注工藝進行研究。關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁施工周圍土層地溫變化1．工程概況1.1工程地質(zhì)及地形地貌青藏鐵路格拉段沱沱河試驗段D

2、K1229+200-DK1230+700為融區(qū)與多年凍土過渡帶段，線路通過地區(qū)屬沱沱河北岸沖洪積平原，地形平坦，地面高程4542-4560，地面沖溝較發(fā)育，地表植被稀疏，局部地段半固定沙丘、半固定沙地發(fā)育。本段多年凍土屬高溫極不穩(wěn)定區(qū)，年平均地溫Tcp≥-0.50C，其中鉆孔灌注樁試驗所處地段為島狀多年凍土區(qū)。地表為第四紀細砂、礫砂層，以下依次為粉質(zhì)粘土、多冰凍土、含土冰層、風化泥巖，并夾有砂巖層。凍土上限2-3.5m，凍土下限為10-24m。1.2氣候特征該試驗段屬高原亞寒帶半干旱氣候區(qū)，區(qū)內(nèi)寒冷干旱，氣候多變。一年內(nèi)凍結(jié)期長達7-8個月

3、。年平均氣溫-4度，年平均降雨量248.5mm，年平均蒸發(fā)量1638.9mm；最大風速30m/s，年平均風速3.9m/s，主導(dǎo)風向為西風；最大積雪厚度30cm。1.3水文地質(zhì)特征本段地表無常年流水，各寬淺谷地為季節(jié)性流水，地下水在融區(qū)內(nèi)主要為第四系孔隙潛水及基巖裂隙水，水量較大，水位不穩(wěn)定；多年凍土區(qū)主要為凍結(jié)層上水，水量較小，水位不穩(wěn)定。地下水主要接受大氣降水補給。樁基試驗場地范圍內(nèi)，距地表16m以下（第二層砂巖層以下）存在承壓水。2．鉆孔灌注樁試樁的施工2.1試樁采用的原材料及配合比水泥采用甘肅省祁連山牌32.5R級普通硅酸鹽水泥。粗骨

4、料取自通天河的河卵石，骨料粒徑規(guī)格為5~40mm。細骨料取自通天河的河砂，細度模數(shù)為2.7。水混凝土拌合用水，采用飲用水。外加劑采用鐵道部科學(xué)研究院生產(chǎn)的DZ-1型低溫早強高性能混凝土復(fù)合型外加劑。配合比考慮到青藏線混凝土的耐久性要求，混凝土配制強度比設(shè)計強度高一個等級。2.2試樁的施工基樁的施工包括清理場地——埋設(shè)護筒——鉆孔作業(yè)——清孔——下放鋼筋籠——下放導(dǎo)管——進行水下混凝土的澆筑等工序。試驗基樁的施工是在進行了工程樁施工完畢后進行的。開始鉆孔前，帶有測試元件的鋼筋籠已制作完畢。鉆孔作業(yè)采用HC60型R-618旋挖鉆機，該旋挖鉆機為

5、意大利soilMEC公司設(shè)計制造的一種新型鉆孔灌注樁施工機械，本鉆機由履帶式走行機構(gòu)、全液壓驅(qū)動、智能控制系統(tǒng)組成，柴油動力。可在各種不同的土層、泥巖、高含冰量地層及砂巖等地質(zhì)條件下進行鉆孔作業(yè)，尤其在泥巖、多冰、富冰地層中更為實用，在風化泥巖層中鉆進速度可達6-8m/h，對施工場地的要求很低，移位甚為方便，鉆桿剛度大，定位準確，能夠保證鉆孔的垂直度。在鉆機工作室內(nèi)有一鉆孔深度計數(shù)器，鉆機司機可隨時掌握鉆孔深度。由于每次鉆斗裝滿鉆渣后，提離孔位卸于地表，因而可以對鉆孔樁的工程地質(zhì)情況進行詳細準確記錄。3與常規(guī)泥漿護壁反循環(huán)鉆機施工相比較，運

6、用旋挖鉆機可以提高工效二十倍以上。2#墩4#樁施工時，采用常規(guī)泥漿護壁反循環(huán)鉆機施工15天左右才可成一孔，而且在遇到硬巖時無法施工，而運用旋挖鉆機通常6-12小時即可成孔。此外采用旋挖鉆機不需要泥漿護壁，減小對周圍環(huán)境的污染；由于這種施工方法成孔速度快，成孔質(zhì)量好，孔壁規(guī)則，具有自動測孔深，控制鉆孔傾斜度，因而成孔垂直度好，對周圍凍土環(huán)境擾動少，融化圈亦小，對保持地基土的天然狀態(tài)有利；能夠在一定程度上節(jié)約混凝土數(shù)量?？傊捎眯阢@機進行凍土區(qū)鉆孔灌注樁的施工具有很大的優(yōu)越性，值得推廣使用，但其設(shè)備造價高。在DK1229+540中橋鉆孔樁施

7、工過程中，第一根鉆孔樁鉆進過程中孔內(nèi)有冰塊，待該樁施工完畢后，進行該橋墩下其它基樁施工時則不再有冰塊存在。4#墩基礎(chǔ)的兩根基樁在施工過程中有相互穿透的情況，與地下承壓水和地層條件有關(guān)；說明鉆孔施工及樁身混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的水化熱對該地區(qū)凍土層的環(huán)境影響很大，同時也說明融區(qū)與多年凍土過渡帶凍土層較為脆弱。試樁的施工開始于2001年10月5日上午10：30分，鉆進至設(shè)計標高，清孔完畢后的時刻為18：30，總鉆孔時間為8h，其中兩層0.6m厚的砂巖層鉆孔耗時4小時（包括修理焊接鉆頭的時間）。成孔深度24.7m，凈樁長21.8m（至承臺底面標高

8、），成孔平均樁徑1.05m，設(shè)計樁徑1.0m。樁底持力層為泥灰?guī)r。在鉆進過程中，在第二層厚度為0.6m的砂巖層鉆穿之前，鉆孔內(nèi)無水，但當埋深15.4m—16.0m的砂巖層鉆穿后，