白鶴灘水電站纜機(jī)平臺(tái)人工樁開挖施工

王立文 付開紅

摘要：白鶴灘水電站左岸纜機(jī)平臺(tái)下部承重結(jié)構(gòu)為人工樁基群，樁基Φ2.5m，深度8.0～35.5 m。樁基主要位于第四系松散堆堆積物區(qū)域。人工樁安全、快速的施工關(guān)系到纜機(jī)平臺(tái)工程的整個(gè)施工進(jìn)度。

關(guān)鍵詞：白鶴灘水電站;人工樁開挖施工

1 概述

1.1工程概況

白鶴灘水電站布置有7臺(tái)纜機(jī)，其中：高纜3臺(tái)為A字架，低纜4臺(tái)為高塔架。左岸纜機(jī)平臺(tái)工程由平衡臺(tái)車平臺(tái)、高纜平臺(tái)、低纜平臺(tái)三部分組成。左岸平衡臺(tái)車平臺(tái)、高纜平臺(tái)、低纜平臺(tái)下部共布置有樁基41根，其中：平衡臺(tái)車平臺(tái)2根（18m、19m）;高纜平臺(tái)24根（8m～35.5m不等）;低纜平臺(tái)15根（8～24.5m不等）。樁基孔凈斷面直徑為2.5m，人工開挖斷面直徑為3.1m。樁端嵌入弱分化基巖段長(zhǎng)度不小于2.5m。

1.2 工程地質(zhì)

白鶴灘水電站左岸纜機(jī)平臺(tái)工程位于左岸進(jìn)水口緊鄰1號(hào)斜坡和2號(hào)斜坡區(qū)域， 邊坡堆積物質(zhì)以粉土質(zhì)礫石為主，其次為碎石混合土，堆積物厚度超過40m。1#沖溝下游松散堆積物平均厚度10m左右，下部基巖為峨眉山組玄武巖。風(fēng)化帶垂直深度差異較大。地下水類型為松散堆積物孔隙水和基巖裂隙水，松散堆積物孔隙水水位埋深一般約15～20m，基巖裂隙潛水面埋深一般為30～80m。

2施工難點(diǎn)及對(duì)策

㈠ 左岸纜機(jī)平臺(tái)軌道樁基全部布置在覆蓋層上，該部位覆蓋層主要構(gòu)成主要是表層粉土質(zhì)及碎石混合土，土體厚度較大，偶爾含有孤石，樁基深度達(dá)35m。開挖施工過程的安全問題是本工程施工難點(diǎn)之一：

主要對(duì)策

⑴ 人工樁開挖前沿井口位置澆筑30cm厚鎖口混凝土，人工樁開挖時(shí)采取護(hù)壁形式，護(hù)壁澆混凝土，配筋與鎖口混凝土內(nèi)配筋連接成一個(gè)整體。樁基施工完成后，在澆筑承臺(tái)時(shí)將鎖口部位挖除。

⑵ 孔口2m范圍內(nèi)不得堆放雜物，井口周圍設(shè)置1.2m高的防護(hù)欄，防止雜物墜入。防護(hù)欄桿留2m寬缺口用做于人員以及渣斗通道。非作業(yè)人員不得進(jìn)入護(hù)欄之內(nèi)并在醒目處設(shè)立安全警示標(biāo)志。若井口地層松軟，為防止孔口坍塌，須在孔口周圍加固

㈡ 左岸纜機(jī)平臺(tái)軌道樁基位于1號(hào)沖溝附近，1號(hào)沖溝常年流水，地下水類型為松散堆積物孔隙水和基巖裂隙水，松散堆積物孔隙水水位埋深一般約15～20m，基巖裂隙潛水面埋深一般為30～80m，人工樁開挖過程樁內(nèi)出現(xiàn)大量滲水是本工程施工難點(diǎn)之二：

主要對(duì)策

人工樁開挖過程中，根據(jù)孔內(nèi)滲流量情況采取不同的排水方工，將樁內(nèi)滲水及時(shí)排出;護(hù)壁施工及時(shí)跟進(jìn)防止已開挖的人工樁出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。

㈢ 左岸纜機(jī)平臺(tái)軌道樁基護(hù)壁結(jié)構(gòu)形式（護(hù)壁厚度、配筋參數(shù)、接縫處理，固定形工）的選擇對(duì)人工樁施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全是本工程施工重點(diǎn)

主要對(duì)策

人工樁護(hù)壁厚度按照土和地下水對(duì)護(hù)壁的最大總壓力進(jìn)行計(jì)算，構(gòu)件配筋按最小配筋率校核，分節(jié)固壁用錨桿進(jìn)行固定。

3人工樁護(hù)壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

⑴???? 受力計(jì)算分析

① 本工程人工樁受主要為護(hù)壁所承受的土壓力及地下水的側(cè)壓力，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：

② 計(jì)算公式

一般取受力最大處，即地下最深段護(hù)壁所承受的土壓力及地下水的側(cè)壓力。由計(jì)算確定護(hù)壁厚度

a.????? 地下最深段護(hù)壁所承受的土壓力及地下水的側(cè)壓力：

b.????? 混凝土護(hù)壁厚度為t： 或者

③ 計(jì)算過程

纜機(jī)平臺(tái)樁基最深為35.5m、直徑3.1m，采用人工挖孔，混凝土護(hù)壁采用C30混凝土，每節(jié)高1～1.5m，根據(jù)延吉溝地質(zhì)條件，樁基平臺(tái)地基土壤為含礫粘土，天然重度為γ=22KN/m3，內(nèi)摩擦角φ=40O，地面以下5～6m有地下水。計(jì)算確定混凝土護(hù)壁所需厚度。

解：最深段的總壓力為：

=22×6× +（22-10）×（35.5-6）× +（35.5-6）×10

=400.66（KN/m2）;

用C30混凝土， =14.3Mpa，D=3.1m。則有：

=（1.65×400.66×310）÷（2×14.3×103）=9.3cm<30cm

按照開挖直徑D=3.1m，早強(qiáng)C30護(hù)壁厚度30cm可滿足抗壓要求。

護(hù)壁配筋初擬豎向鋼筋為C16@20cm，橫向鋼筋C12@20cm。

根據(jù)柱狀構(gòu)件最小配筋率可計(jì)算護(hù)壁最小配筋，最小配筋率取0.2%。配筋總面積為：3.14×8×8×44=8842mm2

護(hù)壁截面積 S1=3.14×（1.55×1.55-1.25×1.25）=2.64㎡ ;

最小配筋S2=2.64×0.2%=0.00528㎡=5280mm2<11190 mm2，且8842/2640000=0.335% <0.6%，豎向C16@20cm配筋，橫向鋼筋C12@20cm可滿足要求。.

④人工樁護(hù)壁形式

4施工方法

㈠ 測(cè)量定位

采用全站儀按設(shè)計(jì)樁位進(jìn)行放樣，保證樁位準(zhǔn)確。并在樁位外設(shè)置縱、橫向十字線控制樁，確保孔口平面位置與設(shè)計(jì)樁位偏差不大于5 ㎝。待第三節(jié)護(hù)壁施工完成后將樁位控制線轉(zhuǎn)移到護(hù)壁上，用紅油漆標(biāo)上標(biāo)志，打入鐵釘作為挖孔依據(jù)。

㈡ 樁體開挖

安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)配三角架提升設(shè)備時(shí)，使吊桶的鋼絲繩中心與樁孔軸線位置一致，為挖土?xí)r粗略控制中心線。挖孔過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查樁孔尺寸、平面位置和豎軸線傾斜情況，如有偏差應(yīng)隨時(shí)糾正。人工自上而下逐層用鎬、鍬進(jìn)行，挖土次序?yàn)橄戎虚g部分，后挖周邊。每挖深1.0～1.5m 為一節(jié)，每節(jié)開挖完成后盡快施工混凝土護(hù)壁。挖出的土方采用手推車運(yùn)到指定的位置，嚴(yán)禁到在孔邊，樁周邊1.5m 范圍內(nèi)不得堆土。

開挖風(fēng)化巖層時(shí)，采用風(fēng)鎬鑿巖挖掘，鑿巖時(shí)應(yīng)加大送風(fēng)量。當(dāng)遇弱風(fēng)化巖層和較硬基巖風(fēng)鎬難于作業(yè)時(shí)，采用少量炸藥進(jìn)行淺孔松動(dòng)爆破或預(yù)裂爆破，炮眼深度控制在50cm 以內(nèi)，嚴(yán)格控制炸藥用量，裝藥量不超過炮眼深度的三分之一。孔內(nèi)爆破采用電雷管起爆。孔內(nèi)爆破時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)其它孔內(nèi)作業(yè)人員必須撤離。孔內(nèi)爆破后應(yīng)先通風(fēng)排煙15min 并經(jīng)檢查無有害氣體后，施工人員方可下井繼續(xù)作業(yè)。挖孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)進(jìn)行孔底處理。必須做到孔底表面無松渣、泥、沉淀土。如地質(zhì)復(fù)雜，應(yīng)釬探了解孔底以下地質(zhì)情況是否能滿足設(shè)計(jì)要求，否則應(yīng)與監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位研究處理。

㈢ 出渣

采用小型慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)提升架配吊桶出渣，手推車運(yùn)至臨時(shí)場(chǎng)地后集中處理。為了安全，出渣桶裝渣的高度不得超過桶的上平面。

㈣ 護(hù)壁

⑴ 采用30cm厚C30R混凝土護(hù)壁，護(hù)壁混凝土內(nèi)布設(shè)鋼筋：豎向鋼筋為C16@20cm，橫線鋼筋C12@20cm。護(hù)壁每節(jié)高度與開挖進(jìn)尺一致，樁孔挖掘及混凝土護(hù)壁兩道工序必須連續(xù)作業(yè)，不得中途停頓，以防坍孔。

⑵ 護(hù)壁鋼筋應(yīng)連續(xù)布置，每層間鋼筋采用單面焊接方式進(jìn)行連接，不允許層與層間斷開。每層豎向配筋應(yīng)外露16cm焊接頭，澆筑時(shí)底部采用渣料做16cm墊層。焊接要求必須符合相關(guān)施工技術(shù)要求，不允許層與層間斷開。

⑶ 護(hù)壁混泥土模板采用四塊定型鋼模板，插口連接，圍檁、斜撐均采用鋼管，局部部位采取8號(hào)槽鋼加固牢靠，護(hù)壁孔圈中心線要與樁軸線重合。

⑷ 混凝土入倉(cāng)采用溜管加人工配合方式進(jìn)行;護(hù)壁上下層預(yù)留5cm施工缺口供φ30振搗棒插入振搗，外部可在模板內(nèi)側(cè)輔振。澆筑完成后缺口采用同標(biāo)號(hào)混凝土回填。

⑸ 護(hù)壁混凝土施工：護(hù)壁混凝土應(yīng)嚴(yán)格按配合比下料攪拌。為提高早期強(qiáng)度加入早強(qiáng)劑，混凝土澆筑時(shí)應(yīng)分層沿四周入模，施工前應(yīng)將上節(jié)護(hù)壁底泥土清理干凈，以便連接牢固，為便于施工，可在模板內(nèi)側(cè)設(shè)置臨時(shí)操作平臺(tái)，供混凝土澆筑使用。

⑹ 當(dāng)護(hù)壁混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到50%強(qiáng)度（15MPa）后，便可拆除模板，通常拆模時(shí)間為24 小時(shí)，并用φ25、L=3m進(jìn)行加固，再進(jìn)行下一節(jié)施工。每層混凝土護(hù)壁表面都必須進(jìn)行人工鑿毛處理。

㈤ 排水

開挖過程中，孔內(nèi)滲流量不大時(shí)，采用出渣桶將泥水一起吊出，如滲水量較大，則在孔底一側(cè)挖集水坑，用高揚(yáng)程水泵排出。

㈥ 通風(fēng)及照明

挖孔樁施工深度超過8 米時(shí)，必須采取通風(fēng)措施，要用鼓風(fēng)機(jī)連續(xù)向孔內(nèi)送內(nèi)，風(fēng)管口要求距孔底2m 左右，孔內(nèi)照明采用防爆燈炮，燈炮離孔底2m。特別注意孔內(nèi)爆破完畢后，及時(shí)通風(fēng)排出有害氣體。

㈦ 成孔檢查及孔底處理

挖孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，把孔底全部清理掉，并采用100B鉆機(jī)鉆孔施工底部加強(qiáng)錨桿，錨桿參數(shù)為：普通砂漿錨桿φ 32，L=9.0m@4.8m。并對(duì)樁位、孔深、孔徑、垂直度（斜度）進(jìn)行檢查，位置利用樁位控制點(diǎn)，進(jìn)行檢測(cè);當(dāng)發(fā)現(xiàn)有成孔不直、孔徑減小、斷面變形超過規(guī)范容許值等時(shí)進(jìn)行重新修整。嵌巖深度滿足設(shè)計(jì)要求。

作者簡(jiǎn)介：王立文? 工程師中國(guó)水利水電第四工程局有限公司白鶴灘施工局副總工

付開紅 助理工程師中國(guó)水利水電第四工程局有限公司白鶴灘施工局開挖大隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)