白鶴灘水電站纜機平臺人工樁開挖施工

王立文 付開紅

摘要：白鶴灘水電站左岸纜機平臺下部承重結(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)系到纜機平臺工程的整個施工進度。

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臺纜機，其中：高纜3臺為A字架，低纜4臺為高塔架。左岸纜機平臺工程由平衡臺車平臺、高纜平臺、低纜平臺三部分組成。左岸平衡臺車平臺、高纜平臺、低纜平臺下部共布置有樁基41根，其中：平衡臺車平臺2根（18m、19m）;高纜平臺24根（8m～35.5m不等）;低纜平臺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度不小于2.5m。

1.2 工程地質(zhì)

白鶴灘水電站左岸纜機平臺工程位于左岸進水口緊鄰1號斜坡和2號斜坡區(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施工難點及對策

㈠ 左岸纜機平臺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35m。開挖施工過程的安全問題是本工程施工難點之一：

主要對策

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

⑵ 孔口2m范圍內(nèi)不得堆放雜物，井口周圍設(shè)置1.2m高的防護欄，防止雜物墜入。防護欄桿留2m寬缺口用做于人員以及渣斗通道。非作業(yè)人員不得進入護欄之內(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 左岸纜機平臺軌道樁基位于1號沖溝附近，1號沖溝常年流水，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之二：

主要對策

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)滲水及時排出;護壁施工及時跟進防止已開挖的人工樁出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。

㈢ 左岸纜機平臺軌道樁基護壁結(jié)構(gòu)形式（護壁厚度、配筋參數(shù)、接縫處理，固定形工）的選擇對人工樁施工進度、質(zhì)量、安全是本工程施工重點

主要對策

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

3人工樁護壁結(jié)構(gòu)設(shè)計

⑴???? 受力計算分析

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

② 計算公式

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

a.????? 地下最深段護壁所承受的土壓力及地下水的側(cè)壓力：

b.????? 混凝土護壁厚度為t： 或者

③ 計算過程

纜機平臺樁基最深為35.5m、直徑3.1m，采用人工挖孔，混凝土護壁采用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。計算確定混凝土護壁所需厚度。

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C30護壁厚度30cm可滿足抗壓要求。

護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)件最小配筋率可計算護壁最小配筋，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人工樁護壁形式

4施工方法

㈠ 測量定位

采用全站儀按設(shè)計樁位進行放樣，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?？卓谄矫嫖恢门c設(shè)計樁位偏差不大于5 ㎝。待第三節(jié)護壁施工完成后將樁位控制線轉(zhuǎn)移到護壁上，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

安裝卷揚機配三角架提升設(shè)備時，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)隨時糾正。人工自上而下逐層用鎬、鍬進行，挖土次序為先中間部分，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壁。挖出的土方采用手推車運到指定的位置，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，采用風(fēng)鎬鑿巖挖掘，鑿巖時應(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，采用少量炸藥進行淺孔松動爆破或預(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?？變?nèi)爆破采用電雷管起爆?？變?nèi)爆破時，現(xiàn)場其它孔內(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)。挖孔達到設(shè)計深度后，應(yīng)進行孔底處理。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)計要求，否則應(yīng)與監(jiān)理、設(shè)計單位研究處理。

㈢ 出渣

采用小型慢速卷揚機提升架配吊桶出渣，手推車運至臨時場地后集中處理。為了安全，出渣桶裝渣的高度不得超過桶的上平面。

㈣ 護壁

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

⑵ 護壁鋼筋應(yīng)連續(xù)布置，每層間鋼筋采用單面焊接方式進行連接，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號槽鋼加固牢靠，護壁孔圈中心線要與樁軸線重合。

⑷ 混凝土入倉采用溜管加人工配合方式進行;護壁上下層預(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)號混凝土回填。

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

⑹ 當(dāng)護壁混凝土養(yǎng)護達到50%強度（15MPa）后，便可拆除模板，通常拆模時間為24 小時，并用φ25、L=3m進行加固，再進行下一節(jié)施工。每層混凝土護壁表面都必須進行人工鑿毛處理。

㈤ 排水

開挖過程中，孔內(nèi)滲流量不大時，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，用高揚程水泵排出。

㈥ 通風(fēng)及照明

挖孔樁施工深度超過8 米時，必須采取通風(fēng)措施，要用鼓風(fēng)機連續(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，及時通風(fēng)排出有害氣體。

㈦ 成孔檢查及孔底處理

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

作者簡介：王立文? 工程師中國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 助理工程師中國水利水電第四工程局有限公司白鶴灘施工局開挖大隊隊長