水電站深基坑支護的措施研究

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

基坑開挖支護出現(xiàn)問題，會影響水電站整個工程的進程，造成周圍地面坍塌、環(huán)境破壞，排洪渠工程質(zhì)量下降，給周圍居民的生命財產(chǎn)安全帶來隱患，為此結(jié)合現(xiàn)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(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，基坑開挖建基面高程-0.1～3.67 m，開挖深度5.53～11.1 m。根據(jù)工程布置和場地條件，渠道基坑兩側(cè)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(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(guān)鍵之處是在于對泥沙性能指標(biāo)的取值。通常情況下，泥漿的相對密度合理范圍應(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，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(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挖與支護工程中，起著基礎(chǔ)支撐與骨架的作用。在開挖過程中的各個環(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，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(huán)境條件，這就要求混凝土的粗骨料粒徑在40 mm以內(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。在施工過程中，需要注意的是在基坑土方開挖之前，灌注樁的設(shè)計強度需達到100%[4]。并且，不能用支護結(jié)構(gòu)搭專業(yè)平臺、安裝起重設(shè)備、通行車輛等。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(xù)施工。工程區(qū)位于鬧市區(qū)，開挖時應(yīng)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(shè)計高程后進行，開挖至淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土層，表層換填一層好土，作為施工平臺[5]。

灌注樁采用轉(zhuǎn)盤式循環(huán)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(yīng)經(jīng)常測定泥漿容重、粘度、含砂率、膠體率等，在鉆機附近設(shè)泥漿池，不得將泥漿隨意排放。鉆進速度根據(jù)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(nèi)。根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，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，提前檢查導(dǎo)管，判斷其密封性能是否符合要求。同時，保證導(dǎo)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(nèi)徑為250 mm為底管，中間管長度為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，在輸送時，采用球膽開啟導(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。在實際的過程中，應(yīng)使得導(dǎo)管的埋深≥1.5 m，不能把導(dǎo)管拔開防止出現(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(zhǔn)確掌握支護的結(jié)構(gòu)和目前所處的工程狀態(tài)。如果遇到特殊的情況，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并作出調(diào)整，避免出現(xiàn)工程質(zhì)量問題。

圖1 灌注樁內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(zhì)壤土層以滿足坑內(nèi)疏干、地基土坑滲流穩(wěn)定性等要求。攪拌樁長度應(yīng)在7～12 m之間，樁徑0.6 m，水泥的摻雜量為12%。工藝流程：開挖前的準(zhǔn)備→樁位放線→鉆機就位→鉆機鉆進→旋轉(zhuǎn)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(xiàn)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(nèi)，樁的垂直高度小于1%。并檢查攪拌機的冷卻水循環(huán)是否正常，如果正常，啟動電動機，通過調(diào)整電流表和鋼絲繩長度，使攪拌機沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉。同時，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，同時嚴(yán)格按照設(shè)計確定的速度提升[7]。

在基坑支護的過程中，還需結(jié)合水電站工程建設(shè)現(xiàn)場的具體情況，確保泵站工程的排水性能良好。同時，構(gòu)建完善的排水網(wǎng)，嚴(yán)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(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?，F(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。在實際施工過程中，采購成本會明顯的增加，降低標(biāo)準(zhǔn)采購則會造成水電站工程的質(zhì)量難以保證，施工安全問題頻頻出現(xiàn)。

5.2 缺乏有效的技術(shù)監(jiān)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(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。未得到管理部門人員的足夠重視。如若出現(xiàn)問題，現(xiàn)場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題

經(jīng)過多年發(fā)展，國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)場施工人員難以和技術(shù)崗位工作人員高效協(xié)作、有效對接。同時，在施工單位管理中，對于現(xiàn)場工人沒有明晰的工作責(zé)任，在實際工作當(dāng)中無人負責(zé)現(xiàn)象時有發(fā)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(yán)格檢查和驗收?？傊?，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足施工過程的基本要求，導(dǎo)致施工問題頻現(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，水電站施工過程才能有可靠的保障。

6.2 重視技術(shù)監(jiān)督管理

對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)督工作貫穿施工過程。不僅要重視施工過程的工作程序，還要加強落實，確保責(zé)任到人有章可循。對于總包和分包企業(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。另一方面，水電站工程施工企業(yè)要按技術(shù)管理制度完善計劃表、制定合理的計劃，確保各個環(huán)節(jié)明確清晰。與此同時，技術(shù)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(shè)成本的最低化至關(guān)重要。

7 結(jié)論

根據(jù)水電站深基坑開挖和支護施工情況，針對水電站及渠道基坑兩側(cè)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(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(qū)以及周圍環(huán)境復(fù)雜等不利條件，提出方案為國內(nèi)同樣深基坑支護情況提供參考和借鑒。