火電廠輸煤廊道穿越老廠基坑支護設計及施工

李小強

(中電投集團電力工程有限公司煙臺分公司，山東煙臺 265116)

0 引言

遼寧清河發電有限責任公司“以大代小”技術改造工程，由原裝機4×100 MW改造新建1×600 MW機組，其中新輸煤廊道通過老廠輸煤廊道，地道外形尺寸長×寬：10.4 m×5.5 m，需要4根樁P-1支撐老地下廊道，每根樁承載力為2 000 kN;地上明廊道要4根P-2支撐明廊道，每根樁承載力為1 000 kN。為保證開挖輸煤廊道施工安全，需要雙面支護長2×25.39 m，單面支撐長度48 m，地下廊道寬為14.20 m，新廊道底板埋深12 m～14 m。由于場地狹窄，又有地下單廊道和地上明廊并穿過，給新廊道施工基坑支護帶來很大困擾，需采取特殊施工措施，本文對該項目設計及施工進行歸納總結。

1 工程地質條件

依據東北電力設計院提供的《巖土工程勘察報告》2006年6月中的36號剖面，其地質及物理力學指標如下：

①雜填土：雜色，由粘性土、砂土、磚頭灰碴及建筑垃圾組成，松散，厚度2.5 mm～3.0 mm。

②粉質粘土：灰色～灰褐色，軟塑狀態，含少量鐵錳結構，無搖振反應，稍有光澤，干強度低，特性中等，含少量角礫，厚度僅3.0 m，埋深2.6 m。

③礫砂：灰褐色，中密，以石英、長石為主，分選差，混有粘土，分布不均，呈透鏡土狀態，厚度為1.7 m～2.0 m。

④粉質粘土：黃褐色，可塑狀態，含鐵錳核，稍有光澤，干強度中等，厚度為2.0 m。

⑤礫砂：灰褐色，中密狀態，由石英、長石組成，厚度0.50 m～1.0 m。

⑥粉質粘土：黃褐色，可塑狀態，含鐵錳結核，稍有光澤，干強度韌性中等，無搖振反應。

⑦圓礫：黃褐色，中密狀態，以方解石為主，厚度2.0 m～3.0 m。

⑧花崗巖強風化：紅褐色，主要礦物成分為長石、石英、云母為主，呈砂狀、飽和，該層上部為殘積土或全風化。

2 基坑支護設計說明

2.1 設計依據

1)地層及巖土物理力學指標。東北電力設計《巖土工程勘察報告》提供的各土層厚度、重度、內摩擦角、凝聚力見表1。

2)內力計算方法：增量法。

3)基坑支護等級：一級。

4)基坑側壁重要系數γ0=1.0。

5)執行規范為JGJ 120-99建筑基坑支護技術規程。

表1 遼寧清河電廠工程巖土工程勘察表

2.2 基坑支護結構體系

依據支護設計計算，采用排樁—錨桿—錨噴聯合支護體系，支護結構類型為排樁，其中支護范圍、寬度做如下選擇：

1)雙面基坑支護為穿越老廠廊道和地上明廊道，支護長度在原設計尺寸兩端各增加一個樁總長度為54.0 m，寬度增加1.3 m (樁軸線外延0.65 m)，實際寬度為15 m～5 m。

2)單面基坑支護長度1.6 m，實際長度為49.6 m。

3)排樁采用人工挖孔樁，樁直徑1 000，外加護壁厚150 mm，樁長16.0 m，嵌用深度2.0 m，樁間距1.60 m，混凝土強度為C25，樁身結構詳見設計圖紙。

4)錨桿類型為土層錨桿，設計三道錨桿，垂間距離分別為3.0 m，3.5 m，3.5 m，水平距離為1.60 m，鋼筋直徑為D50，自由段長度為6.0 m，錨固長度7.0 m，錨桿剛度35.78 kN/m，錨固力分別為73.679 kN/m，363.2 kN/m，384.7 kN/m，錨桿鉆孔直徑為150 mm，錨桿長度分別為13.0 m，13.0 m，10.0 m，砂漿灰砂比1∶(1～1.2)，水灰比0.45，灌壓2.5 MPa～5.0 MPa。

5)錨噴在兩樁之間掛鋼絲網(200×200)及土釘，射混凝土強度為C20，兩次噴射，每層厚30 mm，共60 mm，并安置泄水管，水壓0.2 MPa，噴射素混凝土面積為572 m2，混凝土35 m3，詳見設計圖紙。

6)為增加搞拉力在樁頂設冠梁，冠梁規格寬1 400 mm，高600 mm，鋼筋級別為HRB335及HPB235，混凝土強度為C25，詳見設計圖紙。

3 基坑支護主要工程量

依據設計計算和現場實際情況，結合多年基坑支護施工經驗，確定該項工程主要工程量，見表2。

4 基坑支護施工方案

4.1 排樁(人工挖孔樁)施工

根據現場周圍環境因素不宜采用機械成孔灌注樁，故采用人工挖孔樁。該施工工藝簡單、經濟、易保證質量、速度快，其施工工序為：樁位放孔→挖孔→護壁→挖孔至孔底→安裝鋼筋籠→灌注混凝土。

表2 遼寧清河電廠輸煤廊道基坑支護工程量

4.1.1 質量控制

1)樁徑、垂直度、樁長;

2)護壁掛筋及混凝土強度; 3)樁位及樁頂和籠頂標高; 4)鋼筋籠制作及安裝;

5)樁底墊土及樁端持力層; 6)灌注混凝土。

4.1.2 施工技術措施

1)在樁位放線的同時要妥善保存好樁軸線的控制點，做到樁中心與設計軸線偏差不得大于20 mm。

2)樁頂部要打150 mm～200 mm圈梁。

3)上下節護壁掛筋必須掛牢，搭接長度不應小于50 mm，護壁模板的拆除宜在24 h以后，發現有蜂窩、漏水現象應及時用砂漿補強。

4)澆筑混凝土時每澆高1.0 m時應進行振搗一次。

5)對于支護樁施工時孔位按原設計延1.0 m，挖土時要注意防止坍塌，安裝鋼筋籠采取在孔內綁扎辦法。

6)孔內發現地下水可采用孔內泵排水，如若水量過大時應采取降水管井排出地下水解決。

4.2 錨桿施工

1)錨桿施工采用土層錨桿鉆孔進行，錨桿直徑150 mm，傾角為15°，錨桿長度控制在±10%，垂直孔距誤差不應大于100 mm。

2)注漿采用砂漿或純水泥漿(注漿材料用PS32.5級水泥)，注漿量與壓力比重指標控制對冒漿的錨桿進行間歇注入，嚴格控制注漿量和壓力。水泥漿強度為M30，注漿壓力控制在1.5 MPa～2.5 MPa。注漿漿液應攪拌均勻，隨攪隨用，漿液應在初凝前用完。及時做好注漿記錄，注漿完成后即將注漿管壓漿泵、攪拌機等設備用清水洗凈。

3)腰梁為Z20軋普通槽鋼，兩槽鋼板凈距100 mm，與錨桿位置一致，保證錨頭與錨墊板垂直。

4)錨桿張拉試驗。a.錨桿張拉前對張拉設備標定，錨桿砂漿強度達到70%;b.錨桿張拉用60 t千斤頂，錨桿預應力為錨桿承載力標準值的80%，鎖定力應在現場試驗確定，持荷5 min。

5)錨桿施工應同開挖結合，分段分層施工。

4.3 錨噴施工

為防止支護樁之間土脫落及雨水沖刷，應在樁間掛網(網規格100 mm×100 mm，φ6.5 mm鋼筋)，采用高壓噴射機噴射砂漿，砂漿強度為C20，噴射厚度為60 mm，分兩次先后進行。

4.4 冠梁施工

為增強支護樁整體強度，在樁頂增設一道冠梁，冠梁規格為1 400 mm×600 mm，混凝土強度為C25，要求按設計圖紙進行，澆灌混凝土時應一次性澆灌成型。兩壁用磚模，應對樁頭破至標高，清底干凈，防止泥土坍塌，樁頂鋼筋與冠梁鋼筋焊接牢固，搭接長度為30d。

5 支撐梁安裝

地下廊道安裝分以下幾步進行：

1)預存次梁，沿廊道坡度方向進行挖土，挖土至廊道墊層底標高，在次梁位置挖地道，上開口1.5 m、深1.5 m、下開口1 m，預存次梁，在地道地板位置處用膨脹螺栓固定埋件，將預存鋼梁固定在埋件上。

2)安裝2根主梁，安裝完成后與次梁焊接。

3)依次挖地道安裝各根次梁，與地道地板地面接觸不嚴密處，用鋼板墊實。

通過鋼梁支撐系統保證老廠輸煤棧橋的正常運行，同時保證其下部老輸煤地道的拆除和新輸煤地道的開挖，節約施工周期，達到預期的基坑支護施工的目的。

6 結語

通過合理選用基坑設計，在施工強化過程中的質量控制和驗收，實現了老機組正常運行，新機組施工廊道正常施工。嚴格對各道工序進行驗收，上道工序驗收合格方可進行下道工序施工。做好施工環節控制，包括挖孔樁、土方開挖、錨桿、錨噴、壓梁等各工序，減少土方開挖后基坑的不利變形，同時做好基坑變形監控。

［1］ JGJ 120-99，建筑基坑支護技術規程［S］.

［2］ 中國東北電力設計院.東北電力設計院地質勘測報告［R］.2005.

［3］ 中國建筑工業出版社.施工手冊［M］.第4版.北京：中國建筑工業出版社，2005.

［4］ JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范［S］.

［5］ JGJ 79-2002，建筑地基處理規范［S］.

［6］ GB 50497-2009，建筑基坑工程監測技術規范［S］.

［7］ DL/T 5181-2003，水力水電工程錨噴技術規范［S］.

［8］ 劉建航，侯學淵.基坑工程手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，1997.