水電站深基坑支護(hù)的措施研究

孫兆平

（蕪湖市鏡湖區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村水務(wù)局，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

基坑開(kāi)挖支護(hù)出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)影響水電站整個(gè)工程的進(jìn)程，造成周?chē)孛嫣h(huán)境破壞，排洪渠工程質(zhì)量下降，給周?chē)用竦纳?cái)產(chǎn)安全帶來(lái)隱患，為此結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，選擇最佳的方案是提高深基坑開(kāi)挖和支護(hù)措施就顯得十分必要。本文針對(duì)水電站工程對(duì)深基坑開(kāi)挖和支護(hù)方法加以分析，希望能為深基坑開(kāi)挖和支護(hù)工程順利開(kāi)展提供一些參考。

1 工程概況

袁澤橋水電站工程右側(cè)距袁澤橋約20 m，地面高程8.82～12.43 m，左側(cè)最近處距高壓線桿塔約13 m，地面高程8.7～11.6 m，基坑開(kāi)挖建基面高程-0.1～3.67 m，開(kāi)挖深度5.53～11.1 m。根據(jù)工程布置和場(chǎng)地條件，渠道基坑兩側(cè)不具備放坡開(kāi)挖的施工條件，擬采用鉆孔灌注樁進(jìn)行基坑支護(hù)，其中水電站及渠道的擋墻采取永臨結(jié)合方式布置，即排樁與混凝土面板相結(jié)合的岸墻結(jié)構(gòu)型式，灌注樁兼作臨時(shí)支護(hù)樁與永久擋土墻[1]。

2 基本的要求

深基坑開(kāi)挖和支護(hù)施工中選用Ⅰ級(jí)鋼筋、Ⅲ級(jí)鋼筋。支護(hù)樁主筋選用HRB400；灌注樁樁體、樁頂冠梁板混凝土所用水泥選用42.5普通硅酸鹽水泥[2]。

3 水電站基坑支護(hù)基本要求

3.1 鉆孔灌注樁

在水電站灌注樁土方開(kāi)挖，所采用的是泥漿固壁成孔的方法。這一方法的關(guān)鍵之處是在于對(duì)泥沙性能指標(biāo)的取值。通常情況下，泥漿的相對(duì)密度合理范圍應(yīng)在1.10～1.15之間，粘度在20～22 Pa·s的范圍；含砂率小于等于4%；同時(shí)，膠體率≥95%。需要注意的是，在施工過(guò)程中，要保證在清孔之后，孔底沉渣≤200 mm，泥漿的相對(duì)密度在合理的區(qū)間內(nèi)。

3.2 鋼筋籠制作及安裝

鋼筋籠在水電站深基坑開(kāi)挖與支護(hù)工程中，起著基礎(chǔ)支撐與骨架的作用。在開(kāi)挖過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，鋼筋籠應(yīng)最大程度上避免變形、碰撞孔壁，在關(guān)鍵的環(huán)節(jié)應(yīng)采取相應(yīng)的固定措施。同時(shí)，在分段連接時(shí)，如果要采用焊接方式，需要保證接頭占總主筋接頭的比例[3]。

3.3 混凝土的澆灌措施

本工程灌注樁樁體及樁頂冠梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30；由于水電站工程中水下混凝土所處的特殊環(huán)境條件，這就要求混凝土的粗骨料粒徑在40 mm以?xún)?nèi)，水灰比要小于0.6。灌注樁施工完成后樁間采用磚塊砌筑，并設(shè)有排水，防止樁間土體崩塌或形成滲流通道。在施工過(guò)程中，需要注意的是在基坑土方開(kāi)挖之前，灌注樁的設(shè)計(jì)強(qiáng)度需達(dá)到100%[4]。并且，不能用支護(hù)結(jié)構(gòu)搭專(zhuān)業(yè)平臺(tái)、安裝起重設(shè)備、通行車(chē)輛等。灌注樁施工前，應(yīng)將現(xiàn)有拆遷的磚塊、碎石等水電站工程垃圾清除；鉆孔過(guò)程中，如遇大體積石塊或混凝土塊時(shí)，采用抓斗清除后方可繼續(xù)施工。工程區(qū)位于鬧市區(qū)，開(kāi)挖時(shí)應(yīng)采取臨時(shí)圍擋措施，封閉施工，盡可能地減少對(duì)周邊居民的不利影響。

4 水電站深基坑開(kāi)挖中灌注樁加固

水電站深基坑開(kāi)挖過(guò)程中，灌注樁樁徑1.2 m，樁長(zhǎng)10～32 m，總長(zhǎng)7 557 m，灌注樁施工前，對(duì)于原地面不需卸載的，在原地面平整后進(jìn)行施工；需卸載的，則卸載至設(shè)計(jì)高程后進(jìn)行，開(kāi)挖至淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土層，表層換填一層好土，作為施工平臺(tái)[5]。

灌注樁采用轉(zhuǎn)盤(pán)式循環(huán)鉆機(jī)泥漿固壁造孔，為提高泥漿性能，泥漿中加入一定量的碳酸鈉，泥漿容重為11～13 kN/m3，排碴泥漿容重為11～12 kN/m3，在鉆孔過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常測(cè)定泥漿容重、粘度、含砂率、膠體率等，在鉆機(jī)附近設(shè)泥漿池，不得將泥漿隨意排放。鉆進(jìn)速度根據(jù)地層情況控制在3～4 m/h，同時(shí)以鉆機(jī)無(wú)跳動(dòng)為宜，坍落度控制在0.18～0.22 m的范圍內(nèi)。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，可以在砼中加入減水劑，防止導(dǎo)管堵塞、減小水灰比以及延緩初凝。在輸送砼熟料時(shí)，提前檢查導(dǎo)管，判斷其密封性能是否符合要求。同時(shí)，保證導(dǎo)管的外接頭光滑，使得在操作時(shí)簡(jiǎn)單易行。在輸送熟料時(shí)，選內(nèi)徑為250 mm為底管，中間管長(zhǎng)度為2.0～2.5 m，導(dǎo)管的下口距孔底距離大約保持在0.4 m保證混凝土能夠從導(dǎo)管順利灌注到孔底。同時(shí)，在輸送時(shí)，采用球膽開(kāi)啟導(dǎo)管，借助管內(nèi)砼壓力差，將砼擠出管內(nèi)。這就保證處于最上層的砼一直是最初澆筑的。在實(shí)際的過(guò)程中，應(yīng)使得導(dǎo)管的埋深≥1.5 m，不能把導(dǎo)管拔開(kāi)防止出現(xiàn)斷樁。灌注樁內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

灌注樁加固過(guò)程中，對(duì)支護(hù)和基坑的檢測(cè)也是特別重要的，能夠使項(xiàng)目管理者快速、準(zhǔn)確掌握支護(hù)的結(jié)構(gòu)和目前所處的工程狀態(tài)。如果遇到特殊的情況，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并作出調(diào)整，避免出現(xiàn)工程質(zhì)量問(wèn)題。

圖1 灌注樁內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

深基坑支護(hù)灌注樁之間采取攪拌樁止水，旋噴樁底端嵌入2層重粉質(zhì)壤土層以滿(mǎn)足坑內(nèi)疏干、地基土坑滲流穩(wěn)定性等要求。攪拌樁長(zhǎng)度應(yīng)在7～12 m之間，樁徑0.6 m，水泥的摻雜量為12%。工藝流程：開(kāi)挖前的準(zhǔn)備→樁位放線→鉆機(jī)就位→鉆機(jī)鉆進(jìn)→旋轉(zhuǎn)提升灌漿→成樁→移位的施工順序進(jìn)行[6]。攪拌機(jī)樁架到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，要對(duì)其位置加以確定。將其固定在指定的樁位偏差在5 cm內(nèi)，樁的垂直高度小于1%。并檢查攪拌機(jī)的冷卻水循環(huán)是否正常，如果正常，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，通過(guò)調(diào)整電流表和鋼絲繩長(zhǎng)度，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉。同時(shí)，技術(shù)工程人員，按一定的配比配制水泥漿。在壓漿作業(yè)之前，將配制好的水泥漿倒入集料斗中，同時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)確定的速度提升[7]。

在基坑支護(hù)的過(guò)程中，還需結(jié)合水電站工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，確保泵站工程的排水性能良好。同時(shí)，構(gòu)建完善的排水網(wǎng)，嚴(yán)格控制注漿的流程，保證支護(hù)效果。

5 水電站工程在施工過(guò)程中的問(wèn)題

5.1 缺乏完善的施工技術(shù)管理體系

水電站工程通常所采用的是分包的方式。導(dǎo)致相同的水電站工程，不同的企業(yè)所交付的工程質(zhì)量存在差異，造成行業(yè)內(nèi)建立的文件不規(guī)范。現(xiàn)階段施工企業(yè)所采用的是文檔型的合同制度，借助于該制度，大型企業(yè)對(duì)分包企業(yè)形成統(tǒng)一的施工方案。但由于在承包單位和分包企業(yè)之間缺乏有效的溝通和協(xié)調(diào)。導(dǎo)致水電站工程的技術(shù)水平與所訂立的合同存在“不匹配”現(xiàn)象。在實(shí)際施工過(guò)程中，采購(gòu)成本會(huì)明顯的增加，降低標(biāo)準(zhǔn)采購(gòu)則會(huì)造成水電站工程的質(zhì)量難以保證，施工安全問(wèn)題頻頻出現(xiàn)。

5.2 缺乏有效的技術(shù)監(jiān)管

就以目前來(lái)看，水電站工程最常見(jiàn)的問(wèn)題有如下幾種：

（1）未形成完善的監(jiān)督管理體系，施工的內(nèi)部管理中存在一定的漏洞；

（2）在施工的管理過(guò)程中，技術(shù)管理系統(tǒng)未充分完善；

（3）在安全技術(shù)方面缺乏相應(yīng)的措施。

但更為嚴(yán)重的是，質(zhì)量技術(shù)方面的隱患。未得到管理部門(mén)人員的足夠重視。如若出現(xiàn)問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)的施工人員難以高效解決，導(dǎo)致工程的延誤。因此，監(jiān)督體系對(duì)于水電工程至關(guān)重要，是基礎(chǔ)建設(shè)工作規(guī)范性的保障。

5.3 施工制度方面存在的問(wèn)題

經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，國(guó)家在水電工程施工技術(shù)方面形成了一些有借鑒性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的施工標(biāo)準(zhǔn)流于形式，缺乏有效的監(jiān)督管理體制和規(guī)章制度約束，現(xiàn)場(chǎng)施工人員難以和技術(shù)崗位工作人員高效協(xié)作、有效對(duì)接。同時(shí)，在施工單位管理中，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工人沒(méi)有明晰的工作責(zé)任，在實(shí)際工作當(dāng)中無(wú)人負(fù)責(zé)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。另外，在水電站工程施工過(guò)程中，各項(xiàng)施工工序難以得到嚴(yán)格檢查和驗(yàn)收。總之，由于技術(shù)和工作環(huán)境多方面條件的限制和約束，水電站工程的施工效果難以完全滿(mǎn)足施工過(guò)程的基本要求，導(dǎo)致施工問(wèn)題頻現(xiàn)。因此，建立完善的施工制度體系十分重要。

6 水電站工程施工技術(shù)管理優(yōu)化措施

6.1 優(yōu)化技術(shù)管理體系

由于缺乏完善的技術(shù)管理體系，使總包和分包單位在水電站工程技術(shù)水平上的差異難以統(tǒng)一。導(dǎo)致工程質(zhì)量存在問(wèn)題，因此需要建立一套科學(xué)、完善、合理的水電站工程施工技術(shù)管理體系。無(wú)論是總包單位還是分包單位，如果自上而下嚴(yán)格遵守管理體系，在加以分包合同的限制和約束，水電站施工過(guò)程才能有可靠的保障。

6.2 重視技術(shù)監(jiān)督管理

對(duì)于水電站工程施工企業(yè)而言，重視技術(shù)管理環(huán)節(jié)的監(jiān)督工作，將監(jiān)督工作貫穿施工過(guò)程。不僅要重視施工過(guò)程的工作程序，還要加強(qiáng)落實(shí)，確保責(zé)任到人有章可循。對(duì)于總包和分包企業(yè)，要高度重視水電站工程施工的軟件，確保在施工環(huán)境和工期等外在條件的影響下，企業(yè)各部門(mén)能密切配合，嚴(yán)格按照規(guī)章制度辦事。

6.3 健全技術(shù)管理制度，優(yōu)化管理

對(duì)于水電站施工企業(yè)而言，一方面應(yīng)健全技術(shù)管理制度。是對(duì)于施工這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)積極遵守行為規(guī)范，作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。另一方面，水電站工程施工企業(yè)要按技術(shù)管理制度完善計(jì)劃表、制定合理的計(jì)劃，確保各個(gè)環(huán)節(jié)明確清晰。與此同時(shí)，技術(shù)文件管理在施工的過(guò)程中對(duì)提升水電站工程施工的整體水平、保障建設(shè)成本的最低化至關(guān)重要。

7 結(jié)論

根據(jù)水電站深基坑開(kāi)挖和支護(hù)施工情況，針對(duì)水電站及渠道基坑兩側(cè)不具備放坡開(kāi)挖的施工條件，提出采用鉆孔灌注樁進(jìn)行基坑支護(hù)，水電站及渠道的擋墻采取永臨結(jié)合方式布置，即排樁與混凝土面板相結(jié)合的岸墻結(jié)構(gòu)型式，灌注樁兼作臨時(shí)支護(hù)樁與永久擋土墻方式。針對(duì)不具備放坡開(kāi)挖的條件、工程處于鬧市區(qū)以及周?chē)h(huán)境復(fù)雜等不利條件，提出方案為國(guó)內(nèi)同樣深基坑支護(hù)情況提供參考和借鑒。