水電站深基坑支護的措施研究

孫兆平

（蕪湖市鏡湖區農業農村水務局，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

基坑開挖支護出現問題，會影響水電站整個工程的進程，造成周圍地面坍塌、環境破壞，排洪渠工程質量下降，給周圍居民的生命財產安全帶來隱患，為此結合現場實際條件，選擇最佳的方案是提高深基坑開挖和支護措施就顯得十分必要。本文針對水電站工程對深基坑開挖和支護方法加以分析，希望能為深基坑開挖和支護工程順利開展提供一些參考。

1 工程概況

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

2 基本的要求

深基坑開挖和支護施工中選用Ⅰ級鋼筋、Ⅲ級鋼筋。支護樁主筋選用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 水電站基坑支護基本要求

3.1 鉆孔灌注樁

在水電站灌注樁土方開挖，所采用的是泥漿固壁成孔的方法。這一方法的關鍵之處是在于對泥沙性能指標的取值。通常情況下，泥漿的相對密度合理范圍應在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，膠體率≥95%。需要注意的是，在施工過程中，要保證在清孔之后，孔底沉渣≤200 mm，泥漿的相對密度在合理的區間內。

3.2 鋼筋籠制作及安裝

鋼筋籠在水電站深基坑開挖與支護工程中，起著基礎支撐與骨架的作用。在開挖過程中的各個環節，鋼筋籠應最大程度上避免變形、碰撞孔壁，在關鍵的環節應采取相應的固定措施。同時，在分段連接時，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度等級均為C30；由于水電站工程中水下混凝土所處的特殊環境條件，這就要求混凝土的粗骨料粒徑在40 mm以內，水灰比要小于0.6。灌注樁施工完成后樁間采用磚塊砌筑，并設有排水，防止樁間土體崩塌或形成滲流通道。在施工過程中，需要注意的是在基坑土方開挖之前，灌注樁的設計強度需達到100%[4]。并且，不能用支護結構搭專業平臺、安裝起重設備、通行車輛等。灌注樁施工前，應將現有拆遷的磚塊、碎石等水電站工程垃圾清除；鉆孔過程中，如遇大體積石塊或混凝土塊時，采用抓斗清除后方可繼續施工。工程區位于鬧市區，開挖時應采取臨時圍擋措施，封閉施工，盡可能地減少對周邊居民的不利影響。

4 水電站深基坑開挖中灌注樁加固

水電站深基坑開挖過程中，灌注樁樁徑1.2 m，樁長10～32 m，總長7 557 m，灌注樁施工前，對于原地面不需卸載的，在原地面平整后進行施工；需卸載的，則卸載至設計高程后進行，開挖至淤泥質重粉質壤土層，表層換填一層好土，作為施工平臺[5]。

灌注樁采用轉盤式循環鉆機泥漿固壁造孔，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，在鉆孔過程中應經常測定泥漿容重、粘度、含砂率、膠體率等，在鉆機附近設泥漿池，不得將泥漿隨意排放。鉆進速度根據地層情況控制在3～4 m/h，同時以鉆機無跳動為宜，坍落度控制在0.18～0.22 m的范圍內。根據施工現場的實際情況，可以在砼中加入減水劑，防止導管堵塞、減小水灰比以及延緩初凝。在輸送砼熟料時，提前檢查導管，判斷其密封性能是否符合要求。同時，保證導管的外接頭光滑，使得在操作時簡單易行。在輸送熟料時，選內徑為250 mm為底管，中間管長度為2.0～2.5 m，導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管順利灌注到孔底。同時，在輸送時，采用球膽開啟導管，借助管內砼壓力差，將砼擠出管內。這就保證處于最上層的砼一直是最初澆筑的。在實際的過程中，應使得導管的埋深≥1.5 m，不能把導管拔開防止出現斷樁。灌注樁內部結構如圖1所示。

灌注樁加固過程中，對支護和基坑的檢測也是特別重要的，能夠使項目管理者快速、準確掌握支護的結構和目前所處的工程狀態。如果遇到特殊的情況，能夠及時發現問題并作出調整，避免出現工程質量問題。

圖1 灌注樁內部結構圖

深基坑支護灌注樁之間采取攪拌樁止水，旋噴樁底端嵌入2層重粉質壤土層以滿足坑內疏干、地基土坑滲流穩定性等要求。攪拌樁長度應在7～12 m之間，樁徑0.6 m，水泥的摻雜量為12%。工藝流程：開挖前的準備→樁位放線→鉆機就位→鉆機鉆進→旋轉提升灌漿→成樁→移位的施工順序進行[6]。攪拌機樁架到達施工現場后，要對其位置加以確定。將其固定在指定的樁位偏差在5 cm內，樁的垂直高度小于1%。并檢查攪拌機的冷卻水循環是否正常，如果正常，啟動電動機，通過調整電流表和鋼絲繩長度，使攪拌機沿導向架攪拌切土下沉。同時，技術工程人員，按一定的配比配制水泥漿。在壓漿作業之前，將配制好的水泥漿倒入集料斗中，同時嚴格按照設計確定的速度提升[7]。

在基坑支護的過程中，還需結合水電站工程建設現場的具體情況，確保泵站工程的排水性能良好。同時，構建完善的排水網，嚴格控制注漿的流程，保證支護效果。

5 水電站工程在施工過程中的問題

5.1 缺乏完善的施工技術管理體系

水電站工程通常所采用的是分包的方式。導致相同的水電站工程，不同的企業所交付的工程質量存在差異，造成行業內建立的文件不規范。現階段施工企業所采用的是文檔型的合同制度，借助于該制度，大型企業對分包企業形成統一的施工方案。但由于在承包單位和分包企業之間缺乏有效的溝通和協調。導致水電站工程的技術水平與所訂立的合同存在“不匹配”現象。在實際施工過程中，采購成本會明顯的增加，降低標準采購則會造成水電站工程的質量難以保證，施工安全問題頻頻出現。

5.2 缺乏有效的技術監管

就以目前來看，水電站工程最常見的問題有如下幾種：

（1）未形成完善的監督管理體系，施工的內部管理中存在一定的漏洞；

（2）在施工的管理過程中，技術管理系統未充分完善；

（3）在安全技術方面缺乏相應的措施。

但更為嚴重的是，質量技術方面的隱患。未得到管理部門人員的足夠重視。如若出現問題，現場的施工人員難以高效解決，導致工程的延誤。因此，監督體系對于水電工程至關重要，是基礎建設工作規范性的保障。

5.3 施工制度方面存在的問題

經過多年發展，國家在水電工程施工技術方面形成了一些有借鑒性的技術標準，現有的施工標準流于形式，缺乏有效的監督管理體制和規章制度約束，現場施工人員難以和技術崗位工作人員高效協作、有效對接。同時，在施工單位管理中，對于現場工人沒有明晰的工作責任，在實際工作當中無人負責現象時有發生。另外，在水電站工程施工過程中，各項施工工序難以得到嚴格檢查和驗收。總之，由于技術和工作環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足施工過程的基本要求，導致施工問題頻現。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管理優化措施

6.1 優化技術管理體系

由于缺乏完善的技術管理體系，使總包和分包單位在水電站工程技術水平上的差異難以統一。導致工程質量存在問題，因此需要建立一套科學、完善、合理的水電站工程施工技術管理體系。無論是總包單位還是分包單位，如果自上而下嚴格遵守管理體系，在加以分包合同的限制和約束，水電站施工過程才能有可靠的保障。

6.2 重視技術監督管理

對于水電站工程施工企業而言，重視技術管理環節的監督工作，將監督工作貫穿施工過程。不僅要重視施工過程的工作程序，還要加強落實，確保責任到人有章可循。對于總包和分包企業，要高度重視水電站工程施工的軟件，確保在施工環境和工期等外在條件的影響下，企業各部門能密切配合，嚴格按照規章制度辦事。

6.3 健全技術管理制度，優化管理

對于水電站施工企業而言，一方面應健全技術管理制度。是對于施工這一關鍵環節，應積極遵守行為規范，作業指導書。另一方面，水電站工程施工企業要按技術管理制度完善計劃表、制定合理的計劃，確保各個環節明確清晰。與此同時，技術文件管理在施工的過程中對提升水電站工程施工的整體水平、保障建設成本的最低化至關重要。

7 結論

根據水電站深基坑開挖和支護施工情況，針對水電站及渠道基坑兩側不具備放坡開挖的施工條件，提出采用鉆孔灌注樁進行基坑支護，水電站及渠道的擋墻采取永臨結合方式布置，即排樁與混凝土面板相結合的岸墻結構型式，灌注樁兼作臨時支護樁與永久擋土墻方式。針對不具備放坡開挖的條件、工程處于鬧市區以及周圍環境復雜等不利條件，提出方案為國內同樣深基坑支護情況提供參考和借鑒。