長河壩水電站湯壩土料場大口徑人工挖孔樁施工概述

(中國水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 基本情況

1.1 工程概況

長河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，為大渡河流域水電梯級開發(fā)的第10級電站，正常蓄水位下庫容為10.4億m3，長河壩水電站屬于Ⅰ等大(1)型水電站工程，主要由礫石土心墻壩、泄洪系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)組成，電站裝機(jī)容量為2600MW。長河水電站礫石土心墻壩的礫石土全部在湯壩土場取料。

湯壩土料場于2016年5月完成取料，2016年9月完成Ⅱ、Ⅲ區(qū)高程約2360m以上的支護(hù)后，暫停下部施工。2018年3月邊坡恢復(fù)施工，5月底邊坡交界部位由高程2375m開挖至2347m，Ⅱ區(qū)大面由高程2360m開挖至2330m。5月至10月初期間因湯壩料場連續(xù)強(qiáng)降雨導(dǎo)致Ⅱ區(qū)邊坡蠕滑變形并向上部牽引，為防止邊坡蠕化變形向上牽引，故在湯壩土料場高程2520m處增設(shè)7根人工挖孔樁。

抗滑樁長3m、寬4m、深度38m～42m。采用直墻式鋼筋混凝土護(hù)壁，強(qiáng)度C30，鎖口段高于地面20cm，鎖口段深度1.5m(高出孔口部位20cm，厚度1m，孔口下部1.3m，厚度0.8m)，其余段護(hù)壁厚0.3m，并設(shè)置雙層鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)，樁體為C30鋼筋混凝土。抗滑樁布置見圖1。

圖1 抗滑布置示意

1.2 地質(zhì)概況

湯壩土料場2520平臺抗滑施工高程2503.4m～2520m段主要為灰黃色冰磧礫石土，結(jié)構(gòu)中密～密實(shí)，局部含有孤塊石，具有架空結(jié)構(gòu)、稍松散，井壁總體干燥，局部井壁段礫石土結(jié)構(gòu)松散，自穩(wěn)能力差，存在掉塊現(xiàn)象。高程2505.2m～2478m段主要為基覆界限(土石分界)、全強(qiáng)風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化巖層。

1.3 施工背景

2014年湯壩土料場開口線設(shè)定在2520m高程附近，開口線下部平臺高程2520m布置7根抗滑樁進(jìn)行覆蓋層邊坡鎖口。2015年5月底施工完成KHZ1(38m)、KHZ3(40m)、KHZ5(42m)、KHZ7(42m)四根抗滑樁的樁體鋼混凝土施工。2016年9月，湯壩開挖支護(hù)暫停。2018年3月，恢復(fù)進(jìn)場施工，開始2360m以下開挖支護(hù)。因連續(xù)強(qiáng)降雨，2018年7月，湯壩料場Ⅱ區(qū)2320m～2400m出現(xiàn)變形，8月牽引至2440m，10月再次牽引至2480m～2490m左右，最大下錯(cuò)超5m，滑坡邊界已貫通，高程2515m處局部出現(xiàn)開裂。

為保障2520m高程以上坡體穩(wěn)定，根據(jù)2018年12月水規(guī)總院專家咨詢意見，在2520新增7根抗滑樁，包含原設(shè)計(jì)未施工3根(KHZ2、KHZ4和KHZ6)，上游增加3根(KHZ8、KHZ9、KHZ10)，下游增加1根(KHZ11)。因高程2440m至2520m處施工便道正處于滑動區(qū)域及大型設(shè)備的施工工便道無法形成，故抗滑樁施工采用人工挖孔樁。

1.4 交通及材料轉(zhuǎn)運(yùn)概況

湯壩土料場人工挖孔樁位于湯壩土料場Ⅱ區(qū)溝槽部位頂部。人工挖孔樁下部有一條施工便道已施工長約110m的鋼管樁，運(yùn)輸車輛無法通行。2470m至2440m施工便道因蠕滑變形不能通行，因此材料運(yùn)輸需重新規(guī)劃一條施工便道，項(xiàng)目主管人員現(xiàn)場勘探后上報(bào)施工方案經(jīng)各方同意后修一條長100m寬3.5m的施工便道，將材料運(yùn)輸至高程2470m后，采用纜索結(jié)合裝載機(jī)將材料轉(zhuǎn)運(yùn)至施工作業(yè)面。

2 主要施工方法

湯壩土料場人工挖孔樁施工采用跳挖施工，先施工2、4、6、9抗滑樁，當(dāng)開挖深度超過5m后，方可再進(jìn)行8、10、11的樁體開挖施工。

樁體開挖前根據(jù)測量定位，對井圈四周進(jìn)行護(hù)圈施工。施工參數(shù)為：護(hù)圈高度20cm，護(hù)圈厚度1m，待護(hù)圈達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí)進(jìn)行鎖口段開挖，鎖口采用深度1.3m、厚度80cm。待鎖口段混凝土滿足上述要求時(shí)才進(jìn)行樁身開挖，開挖尺寸為3.6m×4.6m，護(hù)壁厚30cm，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙按照1.5m一段進(jìn)尺，直到開挖至設(shè)計(jì)開挖深度。

2.1 施工準(zhǔn)備

湯壩土料場高程2520m人工挖孔樁平臺的開挖與平整；開挖平整完成后，進(jìn)行人工挖孔樁截水溝施工，監(jiān)理工程師進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)收；驗(yàn)收過后進(jìn)行人工挖孔樁井圈維護(hù)及井圈四周排水溝施工，將井圈四周雨水及施工雜水引至排水溝。

人工挖孔樁施工前，為保證抗滑樁施工安全，在抗滑施工前對四周及山外側(cè)同時(shí)施工了鋼管樁2排。

2.2 施工流程

具體施工程序?yàn)椋簣龅仄秸啪€→定樁位→出渣設(shè)備安裝→鼓風(fēng)機(jī)、照明設(shè)備等→鎖口段開挖→每下挖1.5m進(jìn)行樁孔周壁的清理，校核樁孔的直徑和垂直度→支撐護(hù)壁模板→澆灌護(hù)壁混凝土(護(hù)壁澆筑48h)→繼續(xù)下挖，校核樁身尺寸與垂直度→支撐護(hù)壁模板→澆灌護(hù)壁混凝土(護(hù)壁澆筑48h)→拆除(第一層模板)，繼續(xù)下挖，到達(dá)微風(fēng)化入巖一定深度后清理樁底石渣，由監(jiān)理單位、勘察設(shè)計(jì)單位驗(yàn)收，鋼筋制安→放置串筒，灌注樁芯混凝土直至設(shè)計(jì)頂標(biāo)高。

2.3 主要施工方法

2.3.1 施工測量

施工前編制測量方案。檢查復(fù)核控制樁點(diǎn)，按設(shè)計(jì)圖紙測放出抗滑樁的樁位，并埋設(shè)十字護(hù)樁。十字護(hù)樁采用混凝土加固，以備在開挖過程中對樁位進(jìn)行檢驗(yàn)。放線完成后，及時(shí)通知建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位驗(yàn)線，確認(rèn)無誤后方可施工。待第三節(jié)護(hù)壁澆筑完成后，將控制線引至鎖口護(hù)壁上，并用紅油漆標(biāo)識，以便后期檢驗(yàn)復(fù)核。

2.3.2 開挖方法

樁內(nèi)地質(zhì)情況主要為礫石土、孤石、強(qiáng)風(fēng)化巖、弱風(fēng)化巖。礫石土開挖采用孔外布3m3空壓機(jī)，孔內(nèi)利用風(fēng)鎬鑿?fù)灵_挖。孤石、強(qiáng)風(fēng)化巖、弱風(fēng)化巖采用淺孔松動爆破開挖，爆破孔采用YT28手風(fēng)鉆造孔，孔徑32mm，炸藥采用成品乳化炸藥，采用少藥量、多炮眼的松動爆破方式，開挖基本成型后再人工刻鑿孔壁至設(shè)計(jì)尺寸。遇到孤石，根據(jù)孤石大小和結(jié)構(gòu)靈活確定造孔個(gè)數(shù)或深度及裝藥量，造孔深度一般不超過1.2m，一般為1～3個(gè)孔，單孔裝藥量約70g～100g。如孤石較大，可多次爆破。遇到完整基巖，采用光面爆破法施工，孔內(nèi)下非電雷管，電雷管引爆。挖孔過程中，經(jīng)常檢查樁身凈空尺寸和平面位置。樁孔垂直度偏差不得大于孔深的0.5%，截面尺寸不得小于樁身設(shè)計(jì)斷面尺寸加護(hù)壁厚度。

每個(gè)樁孔采用2臺電動搖頭扒桿配合鐵吊桶出渣，利用裝載機(jī)將渣土運(yùn)至人工挖孔施工范圍外進(jìn)行分層攤鋪，直至樁體開挖完成將渣土運(yùn)至指定渣場。

2.3.3 護(hù)壁施工

護(hù)壁統(tǒng)一采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鎖口區(qū)護(hù)壁厚度為80cm，使用φ28插筋加固方式，插筋入巖1m，外露0.5m；覆蓋層、中風(fēng)化層及強(qiáng)風(fēng)化層等地層護(hù)壁厚度均為30cm，使用φ25插筋入巖0.8m，外露0.2m。開挖和護(hù)壁高度在強(qiáng)風(fēng)化基巖和土層中每層控制在1.5m，中風(fēng)化巖層每層控制在2.0m～2.5m，并及時(shí)進(jìn)行護(hù)壁澆筑。

挖孔護(hù)壁采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，護(hù)壁程序如下：首先按照設(shè)計(jì)要求安設(shè)護(hù)壁鋼筋，護(hù)壁鋼筋上下掛鉤搭接，安裝護(hù)壁模板；然后根據(jù)樁孔中心點(diǎn)校正模板，保證護(hù)壁厚度、樁孔尺寸和垂直度，然后澆注護(hù)壁混凝土。混凝土用吊桶送入樁內(nèi)，人工進(jìn)行入倉澆筑，且用小型振動棒進(jìn)行振搗以保證護(hù)壁混凝土的密實(shí)度。護(hù)壁澆筑混凝土要四周同時(shí)均勻澆注，以防護(hù)壁模板位移。護(hù)壁混凝土塌落度控制在4cm～6cm，為提高早期強(qiáng)度適當(dāng)加入早強(qiáng)劑。當(dāng)混凝土經(jīng)過24h或護(hù)壁混凝土終凝強(qiáng)度達(dá)到70%后再進(jìn)行下部基礎(chǔ)及模板拆除。依次循環(huán)類推進(jìn)行挖孔施工。上下兩節(jié)護(hù)壁之間預(yù)留10cm寬的混凝土澆筑口，接口處要搗固密實(shí)，拆模后用混凝土堵嚴(yán)，水泥砂漿抹平。

護(hù)壁模板采用定型鋼模板和整體高強(qiáng)度鋁合金模板。澆注混凝土?xí)r拆上節(jié)，支下節(jié)，自上而下周轉(zhuǎn)使用。模板間用U形卡連接，背面用鋼管加固，并在兩個(gè)方向設(shè)置上下三道內(nèi)支撐頂緊模板。支模安裝完成后要校正中心位置、長度和寬度。

2.3.4 鋼筋制安

人工挖孔樁鋼筋結(jié)構(gòu)分區(qū)段布置，主要有三區(qū)，鋼筋型號主要是φ32螺紋鋼、φ25螺紋鋼，布置形式有豎向主筋、箍筋、橫向支撐筋，主筋采用φ32鋼筋、箍筋為φ25鋼筋、支撐筋為φ25鋼筋，基覆界線以上3m，以下6m范圍必須采用整長鋼筋。

由于人工挖孔樁施工的作業(yè)條件有限，鋼筋自重太重，鋼筋數(shù)量較多，本工程鋼筋采用螺紋套管連接工藝、井下安裝的方式。

在鋼筋加工區(qū)將鋼筋加工好，人工運(yùn)至井口，逐根放入抗滑樁內(nèi)進(jìn)行綁扎。為保證籠心位置，確保保護(hù)層的厚度，加設(shè)混凝土墊塊。

2.3.5 混凝土澆筑

抗滑樁施工前建設(shè)拌合站，為保證樁體澆筑連續(xù)進(jìn)行，采用架設(shè)2臺三一80地泵，在開始澆筑時(shí)進(jìn)行孔底二次清孔。

本工程樁芯混凝土強(qiáng)度等級為C30，樁身混凝土數(shù)量較大，因交通條件限制，采用三一80泵車(型號：HBT8018C-5S)，泵送至樁口；再通過φ250鋼導(dǎo)管，用人工或卷揚(yáng)機(jī)吊放至井內(nèi)，逐節(jié)安裝后與下料漏斗固定，并在鋼導(dǎo)管底部安裝2m長軟管，送料至孔底，80型插入式振動器搗固。

混凝土傾倒至下料漏斗，然后由鋼導(dǎo)管導(dǎo)入井底，灌注導(dǎo)管出口需位于樁孔中央。鋼導(dǎo)管距離混凝土澆筑面1m～3m?；炷灵_始灌注時(shí)，要控制灌注速度，以減少混凝土對鋼筋骨架的沖擊，避免鋼筋籠上浮。樁內(nèi)混凝土振搗必須選派經(jīng)驗(yàn)豐富的工人擔(dān)任，使用插入式振動器分層振搗。根據(jù)要求以70cm為一振搗高度層，邊灌注邊分層振搗密實(shí)，直至樁頂，以保證混凝土的密實(shí)度。隨著混凝土面增高，逐節(jié)拆除鋼導(dǎo)管?；炷凉嘧⑹┕ね戤?d內(nèi)，對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

樁芯澆灌要間隔1、2孔進(jìn)行施工，在進(jìn)行樁芯混凝土澆筑期間，鄰近孔位不得同時(shí)施工。

3 質(zhì)量控措施

湯壩土料場人工挖孔樁主要是為了阻滑，屬于對工程質(zhì)量要求高的工程，施工質(zhì)量直接關(guān)系到工程的成敗。

抗滑樁多采用灌注樁，要特別把好成孔(包括鉆孔和清孔)、下鋼筋籠和灌注混凝土等幾道關(guān)鍵工序。每一工序完畢時(shí)，均應(yīng)及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，上道工序不清，下道工序就不能進(jìn)行，以免留存隱患。

施工時(shí)每一工地應(yīng)設(shè)專職質(zhì)量檢驗(yàn)員，對施工質(zhì)量進(jìn)行全面檢查監(jiān)督，質(zhì)量責(zé)任落實(shí)到人，落實(shí)到每一根樁。灌注樁的質(zhì)量控制，主要是指鉆孔、清孔，鋼筋籠制作、安放?；炷僚渲?、灌注等工藝工序過程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和控制方法，應(yīng)以設(shè)計(jì)文件和國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，制定出切合工程實(shí)際和易于操作的具體標(biāo)準(zhǔn)和要求。

4 安全控制措施

湯壩土料場人工挖孔樁屬于危大工程，針對安全管理編制了《湯壩土料場新增抗滑樁施工專項(xiàng)方案》《湯壩土料場新增抗滑樁應(yīng)急預(yù)案》，并組織了專家論證，論證通過后上報(bào)并即被批準(zhǔn)，同時(shí)在施工過程中進(jìn)行了抗滑樁應(yīng)急演練。每個(gè)班組在施工前針對地下地質(zhì)情況，對可能出現(xiàn)的問題及預(yù)防措施進(jìn)行技術(shù)交底，同時(shí)針對每根樁配備了相應(yīng)的防墜器、安全繩、空氣檢測儀、對講機(jī)、照明、防雨棚等設(shè)施。

在施工過程中現(xiàn)場管理人員進(jìn)行日常安全交底，針對單日工作內(nèi)容結(jié)合現(xiàn)場工作環(huán)境，對可能造成的安全風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)防措施進(jìn)行單獨(dú)說明，達(dá)到每人知曉情況的地步。同時(shí)了解每個(gè)工作人員的身體狀況，如有身體狀況不適嚴(yán)禁下井作業(yè)；在進(jìn)入井內(nèi)，對井內(nèi)通風(fēng)、井內(nèi)氣體檢測，氣體檢測正常后方可進(jìn)行井下作業(yè)；下井作業(yè)后配備專職安全員在作業(yè)面進(jìn)行巡視，監(jiān)督檢查是否按照操作規(guī)程進(jìn)行作業(yè)。

5 結(jié)論

在湯壩土料場道路受限，大型設(shè)備無法進(jìn)入施工區(qū)域，需要修建抗滑樁的情況下，采用人工挖孔樁的方法解決了施工場地狹窄、大型設(shè)備無法施工等難題，并對邊坡治理中抗滑發(fā)揮了極大作用。人工挖孔樁施工對設(shè)備要求較低、工藝簡單，具有施工條件要求不高等優(yōu)勢，隨著人工挖孔施工技術(shù)不斷地革新，相信在邊坡治理施工中環(huán)境受限的情況下，人工挖孔樁的運(yùn)用將越來越廣。