鋼筒護(hù)壁工藝在挖孔樁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用

周明珠

(湖南省送變電建設(shè)公司，湖南 長沙 410007)

220 kV株洲中心變配套線路工程P13號樁位位于株洲市白石港河河堤周邊的回填土堆上，設(shè)計為人工挖孔樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)坑深為17 m。地質(zhì)勘探結(jié)果顯示，土質(zhì)為回填粉煤灰，回填層為16.3 m，地質(zhì)勘探時未見地下水。按照設(shè)計要求，基坑開挖過程中采用混凝土護(hù)壁，但開挖至14.6 m時，基坑底部出現(xiàn)地下水，由于正處于雨季，地下水位較高。粉煤灰受地下水浸泡及施工排水影響，導(dǎo)致14.6 m以下出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象，無法繼續(xù)采用普通混凝土護(hù)壁工藝施工。

1 鋼筒護(hù)壁工藝

根據(jù)本工程的實際情況，結(jié)合以往沉井施工經(jīng)驗，必須采取整體保護(hù)措施進(jìn)行開挖，以防止護(hù)壁垮塌及確保操作人員安全。經(jīng)過分析論證，決定采用鋼筒護(hù)壁施工工藝穿過流砂層，因距離原狀土層大約1.5 m，距離設(shè)計坑有2.5 m左右，因此，采用高為3.5 m的整體護(hù)壁鋼筒進(jìn)行底部2.5 m的開挖。施工時，操作人員在鋼筒內(nèi)開挖，同時采取排水措施，鋼筒隨開挖而向下沉入流砂層中。鋼筒始終與上層護(hù)壁保持有1 m以上的重疊部分，以確保施工人員在鋼筒內(nèi)部安全施工。

2 方案實施

2.1 施工整體布置及流程

施工現(xiàn)場整體布置如圖1，施工流程如圖2。

圖1 鋼筒護(hù)壁施工整體布置

圖2 施工流程圖

2.2 鋼筒制作

鋼筒由具有鐵塔加工資質(zhì)的廠家制作，考慮到鋼筒在下沉至設(shè)計深度時，與上方混凝土護(hù)壁有足夠的重疊距離，以保證坑內(nèi)操作人員施工安全。鋼筒采用12 mm厚的Q235鋼板卷制而成，鋼筒下端剖刃，以便下沉。鋼筒外徑比基礎(chǔ)護(hù)壁內(nèi)徑小80 mm，長度為單節(jié)3.5 m。

2.3 保護(hù)原護(hù)壁層

基礎(chǔ)在前期開挖過程中，按照正常護(hù)壁施工，當(dāng)基礎(chǔ)開挖至14.6 m后，出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，前期護(hù)壁出現(xiàn)脫節(jié)、塌陷等情況。為確保在置入鋼筒后，前期護(hù)壁不再下沉、塌陷等情況，采取對原護(hù)壁進(jìn)行固定。固定方法是采用3組長度為1.2 m，Φ20 mm吊鉤，吊鉤下端根據(jù)混凝土護(hù)壁厚度加工，采用Φ20 mm鋼筋彎制而成，上端為封閉圓環(huán)，與鋼絲繩通過卸扣聯(lián)結(jié)。3組吊鉤互成120°將原護(hù)壁提起，用3 t鏈條葫蘆將Φ13 mm鋼絲繩收緊，固定于基坑外設(shè)置的樁錨上，使護(hù)壁不再脫節(jié)下沉，施工布置如圖3所示?；炷翝仓魄?，拆除固定前期護(hù)壁用的鋼絲繩與卸扣。

圖3 混凝土護(hù)壁保護(hù)示意圖

2.4 將鋼筒置入基坑

單個鋼筒高度為3.5 m，需要采用吊裝的方法將制作好的鋼筒吊入基坑。在洞口設(shè)置2副5.5 m鋼抱桿組成門型抱桿吊裝系統(tǒng)，由鋼絲繩通過絞磨將鋼筒整體起吊，置入基坑中，吊裝過程如圖4所示。

圖4 鋼筒置入基坑

2.5 基坑降水與開挖

1)基坑流砂較為嚴(yán)重，開挖時需采取自降水開挖方式，基坑內(nèi)浸水超過0.5 m時，可采用泥漿泵進(jìn)行排水排砂。

2)4個基坑不能同時開挖。首先應(yīng)選擇最淺的基坑開挖。較淺的基坑內(nèi)積水相對較少，開挖相對較容易操作。當(dāng)基坑開挖至超過其它基坑深度時，可起到降水作用，此時暫停該基坑的開挖工作，再選擇其它的較淺基坑開挖，反復(fù)操作。

3)根據(jù)洞內(nèi)土質(zhì)，按照如下原則開挖〔1〕:

流砂層:只挖中間，不挖四周。隨流砂向洞中心流入，使鋼筒自然下沉。

穿過流砂層，遇黏土層:從中間向四周均勻分區(qū)對稱挖掘。

4)開挖過程中，在不能保證鋼筒均勻同步下沉?xí)r，會產(chǎn)生鋼筒偏心情況，此時需采用鋼管，插入鋼筒與原護(hù)壁中間加以校正，以保證鋼筒的位置正確。

5)重復(fù)以上4個步驟的操作，將基坑開挖至設(shè)計深度。

6)當(dāng)出現(xiàn)洞內(nèi)流砂量大，對護(hù)壁鋼筒壓力較大，摩擦力較大，使得鋼筒自然下沉緩慢時，可在鋼筒上端設(shè)置可拆卸蓋板，采用小型重錘式打樁機，將鋼筒打入流砂層，再由開挖人員將鋼筒內(nèi)砂土清除，然后繼續(xù)夯擊，直至挖到原狀土為止。

2.6 施工中的安全措施

1)人員在上下基坑時，必須使用軟梯，且上下坑洞時同時使用自救腰繩，在上下坑洞時由洞外人員慢慢將自救繩收緊或放松，以確保洞內(nèi)人員突然墜落時有繩索保護(hù)，不至于跌落于洞中。

2)洞內(nèi)空氣稀薄，積水過多，容易產(chǎn)生有害氣體。施工中必須用人工送風(fēng)裝置向洞內(nèi)送風(fēng)，保證洞內(nèi)空氣流通，預(yù)防操作人員窒息或中毒。

3 結(jié)束語

線路基礎(chǔ)開挖在遇到流砂等不良地質(zhì)情況時無法改用傳統(tǒng)沉井法等工藝，利用鋼筒護(hù)壁施工工藝，可很好地解決開挖困難的問題，大大降低了因土質(zhì)變化造成開挖坍塌等安全事故的風(fēng)險。

〔1〕韓崇.架空輸電線路施工實用手冊.北京:中國電力出版社，2008.