東風水電站右岸壩前邊坡加固處理工程施工技術(shù)

【摘要】貴州東風水電站右岸壩前邊坡加固工程采用小口徑鋼管樁施工，以防止進水口旁的邊坡向庫區(qū)內(nèi)滑移。施工中研制出了鉆孔、鋼管下設(shè)、小口徑導管澆筑混凝土等一套科學、合理的施工方法。

【關(guān)鍵詞】東風水電站；鋼管樁；邊坡加固

1 、工程概況

本加固處理工程位于東風水電站大壩上游右岸壩前。該邊坡在高程850～960m分布有多層軟弱泥化夾層，1#、2#夾泥層位于死水位936m以下，常年浸泡于水中，抗剪指標降低；夾層產(chǎn)狀偏向河床，壩前邊坡為半順坡，對穩(wěn)定不利；壩前邊坡失穩(wěn)或有較大變形，將危及進水口安全，因此必須進行處理。

主要技術(shù)參數(shù)：

①鋼管樁為圓管薄壁型，采用C40一級配細石混凝土全長灌注；A型樁底管內(nèi)貼管壁固定6根Φ25Ⅱ級鋼筋或8根Φ20Ⅲ級鋼筋；②孔徑：Φ220mm；③樁長：最大樁長74.6m，穿過2#夾泥層3m。④排距：設(shè)計間排距為5.0m，局部進行調(diào)整。⑤鋼管樁所用鋼管材質(zhì)為Q345低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，設(shè)計鋼管規(guī)格為Φ210mm×9mm×6000mm。部分采用Φ203mm×9mm×6000mm標準管。

2 、施工方法

2.1 先導孔施工

為了確定夾泥層在各處的深度，施工初期以10個鋼管樁鉆孔施工10個先導孔，采用Φ220 mm回轉(zhuǎn)鉆具鉆進取芯，深度直至2#夾泥層下3.0m；由地質(zhì)工程師鑒定2#、3#、4#夾泥層的位置。

2.2 開孔及孔口管鑲鑄

邊坡上部有3～5m厚的渣土層，因穩(wěn)定要求需要下設(shè)孔口管進行隔離。開孔孔徑為Φ250～300mm，采用兩種方法進行：①潛孔鉆鉆孔。使用Φ275mm潛孔沖擊器、Φ300mm球齒狀硬質(zhì)合金鉆頭，SM-400型YG-80型全液壓工程鉆機，VHP750高壓空壓機供風；②采用地質(zhì)鉆機鉆孔，使用Φ250mm硬質(zhì)合金鉆頭。開孔深度以深入巖石0.5～1.0m為準，而后下設(shè)并鑲鑄孔口管。孔口管采用PVC管，其內(nèi)徑與下部鉆孔相適應，不小于230mm。

2.3 鉆孔和固結(jié)灌漿

鉆孔方法與開孔相同，鉆頭直徑為Φ220mm，所用粗徑鉆具與鉆頭配套。根據(jù)鉆孔設(shè)備的配置情況，部分鉆孔或鉆孔上部30～40.0m采用Φ200mm潛孔沖擊器、Φ220mm球齒狀硬質(zhì)合金鉆頭鉆進，下部至終孔采用地質(zhì)鉆機、Φ220mm金剛石鉆進或硬質(zhì)合金鉆進方法。

鋼管段應確保設(shè)在較新鮮完整的巖體中，當根據(jù)取巖心檢查不能認定鋼管段的巖體完整性時，應采用預注砂漿方式進行處理；當砂漿待凝并有一定的強度時，然后掃孔取砂漿心樣進行檢查，當取出的完整砂漿心長度大于或等于7.5m時，即可認為鋼管段裂隙已被封閉。預注砂漿的配比與一次注漿段的砂漿配比相同，預注砂漿量的大小，可根據(jù)鋼管段巖體節(jié)理裂隙發(fā)育情況分析確定，一般情況下，可取1.2～1.5倍的鋼管段理論注漿量。

2.4 鋼管和鋼筋束下放

鉆孔完成并沖洗干凈后，進行鋼管和鋼筋束安裝。鋼管安裝采用鉆機起吊，鋼筋束采用點焊的方法固定在鋼管內(nèi)，隨鋼管一齊下設(shè)。鋼管的下設(shè)深度以夾泥層位于鋼管中部的要求進行控制；處理2#夾泥層部位的鋼管直接置于孔底，處理3#夾泥層部位的鋼管采用Φ20mm鋼管或鋼筋與底部鋼管固定后同步下設(shè)；處理4#夾泥層部位的鋼管采用鋼絲繩或鋼筋懸掛后在孔口定位。

2.5混凝土澆筑

采用直升導管法澆筑。澆筑導管為地質(zhì)鋼管，外徑Φ89 mm和Φ108mm兩套。埋入混凝土深度不小于2.0m，不大于10.0m。在混凝土澆筑前，先澆筑0.2～0.3m3水泥漿或水泥-粉煤灰-砂漿。水膠比為（0.4～0.5）：1，粉煤灰摻量為10%，砂量適中。

3、 施工難點及解決措施

小口徑鋼管樁是一種較新型的施工工藝，但因其孔徑小、深度大，鋼管下設(shè)及混凝土澆筑有一定的難度。施工難點主要體現(xiàn)在：其一，在直徑為Φ220mm的孔內(nèi)，下設(shè)直徑為Φ210mm（或Φ203mm）的鋼管；其二，在內(nèi)徑Φ190mm的鋼管里下設(shè)89mm（或Φ108mm）的導管，澆筑一級配的C40混凝土，并且要保證鋼管的外壁完全被充填，確保鋼管不受地下水的侵蝕。

為此項目部成功地研制出了三翼下設(shè)器、梭形止?jié){器兩項小發(fā)明，解決了大問題。在鋼管的下設(shè)上，采用卷揚鋼繩將6.0m鋼管兩點豎向起吊，利用半圓型管卡固定，然后按順時針方向卡上自行研制的三翼下設(shè)器，用Φ50mm鉆桿連接，下設(shè)到設(shè)計指定位置；再逆時針方向反轉(zhuǎn)鉆桿，取出三翼下設(shè)器完成鋼管下設(shè)。三翼下設(shè)器由三翼形鋼板下設(shè)器和定位桿兩部分組成。三翼形鋼管下設(shè)器，它是在外徑Φ190mm內(nèi)徑Φ50mm的圓環(huán)鋼板外側(cè)均勻切除半徑R95的鋼板片形成48mm的三翼形。中孔再與Φ50mm鉆桿接頭焊接；三翼處用35×56mm的三角形鋼板片與50mm鉆桿接頭焊接加固。定位桿是用Φ6mm的鋼筋做成長56mm，內(nèi)徑寬28～30mm的U形鋼條；U形鋼條再彎成R85的弧形，緊貼鋼管內(nèi)壁，U形口朝逆時針方向水平焊接。鋼管下設(shè)完成后，對鋼管樁進行水下混凝土澆筑。為保證水泥粉煤灰砂漿填滿鋼管與孔壁之間的間隙，下設(shè)導管前，在澆筑導管底部安裝了梭形止?jié){器。這是用1mm的薄鐵板切成外徑Φ135mm內(nèi)徑Φ89mm（或108 mm）的圓環(huán)，焊接在導管上，再用長Φ6m×20cm的鋼筋連接圓環(huán)和導管，其中圓環(huán)兩側(cè)各四根，最后用1mm的薄鐵板把兩側(cè)的鋼筋圍住。在混凝土澆筑前，首先，用475L水泥粉煤灰砂漿進行開澆，由于鋼管內(nèi)壁受到梭形止?jié){器的影響，減小了管內(nèi)容積，使管內(nèi)漿液上升速度減緩；從而增大了管壁與孔壁之間漿液的壓力，使?jié){液能充分的填充其空間，從而達到設(shè)計要求的管壁與孔壁之間完全被充填，鋼管不受地下水的侵蝕的目的。

4、 完成工程量與工效分析

施工中總進尺為12545.55m，共耗時46732小時；鉆進工時利用率占41%，生產(chǎn)工時利用率占59%，平均工效為2.15m/臺班。

5 、質(zhì)量檢驗

5.1 施工過程的質(zhì)量控制

鋼管樁屬于地下隱蔽工程，做好施工過程中各個施工環(huán)節(jié)的控制是保證鋼管樁質(zhì)量的關(guān)鍵，因此對于每根鋼管樁的每道工序都進行了檢測驗收，確保施工過程質(zhì)量。

5.2 混凝土試塊檢測

共進行了47組混凝土試件抗壓強度檢驗，合格率100%，平均抗壓強度為43.8～49.8MPa。

5.3鉆孔抽芯檢測

本鋼管樁工程對9個孔進行鉆孔抽芯檢測，從樁頂中心向下鉆進至樁底3m左右結(jié)束。共鉆進627.20m，混凝土采取率為95.6%～100%。本工程質(zhì)量滿足設(shè)計要求。