枕头坝河岸覆盖层人工挖孔桩施工措施探讨

枕头坝河岸覆盖层人工挖孔桩施工措施探讨

苏刚锋1，刘栋全2，钟久安3

(1.北京振冲工程股份有限公司，北京 100102；2.四川拓展建设工程有限公司，四川 成都 610091；

3.杭州华能大坝安全工程技术有限公司，浙江 杭州 310014)

摘要：枕头坝水电站左岸1#堆积体治理工程施工条件复杂、工程难度大。本文以覆盖层人工挖孔桩施工措施为例，详细介绍了基岩段渗水等相关工程难题处理方法，以供其他工程参考。

关键词:人工挖孔桩;施工措施;河岸;覆盖层

中图分类号:P634.31

收稿日期：2014-11-03

作者简介：苏刚锋(1979-)，男，汉族，河北保定人，岩土工程专业，大专学历，从事水利水电地基处理与边坡加固工作，北京振冲工程股份有限公司。

1概述

大渡河枕头坝水电站1号堆积体覆盖层边坡位于左坝肩下游侧，为覆盖层内部蠕滑形成的堆积体。底部分布高程位于河床水边线以下3～5m深范围，顶部高程740m。在平面上呈不规则扇形状，上部窄，下部宽，堆积体前缘沿S306公路线长约240m，垂直河流方向最大宽度约180m，蠕滑区面积约1.9万m2，厚15～35m，总方量约65万m3。根据1#堆积体覆盖层边坡为孤石、块碎石夹土，且前缘为砂、卵石堆积层的地质结构特点，设计采用了混凝土挡墙、抗滑桩、框格梁、预应力锚索、排水及防护等工程措施进行综合治理。

大渡河流域枕头坝区域枯、汛期水文特征变化明显，受上游水电站发电、调洪等综合影响，枯期平均流量2800m3/s，汛期平均流量5300m3/s，堆积体河床段最高水位达590m，枯、汛期水位高差变化7～9m。

滑桩分布于堆积体前缘高程603.5m，共87根，共分两排布置，间排距3m×4m，桩身横截面2.5m×3.5m,开挖断面3.1m×4.1m,桩身长度20～32m，开挖过程中主要采取钢筋混凝土护壁措施，桩身为C30(三级配)混凝土。抗滑桩施工跨越一个枯、汛期，开挖期间遭遇较大的桩井渗水，30%桩井渗水大于40m3/h，最大单井渗水达187m3/h，作业环境恶劣，较大程度增大了开挖、支护及排水的难度。

2施工方法选择

根据桩井的地质条件和渗水情况分三种形式开挖松散覆盖层及砂卵石：主要采取人工掏槽开挖，锚杆、钢筋混凝土护壁；风化基岩层：主要采取光面爆破开挖，锚杆、钢筋混凝土护壁；基岩渗水段：主要采取集中堵排水，分台阶爆破开挖，锚杆、钢筋混凝土护壁。

3施工方法

3.1　施工边坡安全防护

堆积体工程治理具有一定的特殊性，坡体稳定性相对较差，表层覆盖松散的有机物，附着块石、孤石，处于相对稳定的临界状态。施工过程中受扰动或爆破震动，表层附着的孤石、块石将会垮塌，威胁施工安全，施工前首先必须清理坡体的危石，完成坡体危险源加固处理后组织工程施工。

抗滑桩施工前，在工作面内侧坡脚设置防护栏(墙)，防护栏采用封闭的竹架板、木板结构，高度大于2.5m，防止施工过程中坡体掉块；同时在施工尽量采取对坡体少扰动、弱震动的施工措施。

3.2　抗滑桩主要施工方法

3.2.1临建布置要点

堆积体分布于山体腰部或坡脚，施工场地受限，施工临建布局对施工十分重要。施工临建布置主要考虑以下几点：

① 排水系统

施工前在根据施工区周边地形设置相应的排水系统，排水系统的排水强度应根据施工区的水文地质或气象资料设计。主要排除临河桩井渗水和雨季坡表积水，防止地表水倒灌入桩井内。

② 施工供风

施工供风系统根据抗滑桩平面布置确定，抗滑桩分散布置时，应采用分散单点供风布置；分布较密集时采用集中供风站供风。枕头坝水电站1#堆积体抗滑桩呈条状密集分布，施工时采取集中供风站配两条供风管路供风。

③ 施工供电

施工供电根据现场施工辅助设施布置，充分考虑桩井施工作业区用电要求，包括照明、桩井开挖、抽排水及混凝土浇筑等。施工区主线布置考虑一定的安全距离，防止开挖爆破对线路破坏，同时减少因线路的布局对施工影响。施工区临时所用线材应考虑较好的绝缘性能，由于施工作业面狭窄，同时施工人员集中，施工用电安全十分重要。

④ 集碴平台

抗滑桩井内采用吊筒排碴，为了确保施工进度，提高施工效率，需在井口一定范围内设置集碴平台，集碴至一定程度后统一装运至指定的碴场。

⑤ 施工交通

抗滑桩施工交通布置情况对施工功效十分重要，施工所需运输强度较高，包据材料入场、石渣清运、钢筋及混凝土运输，交错车频繁。若施工交通不考虑充分，常出现堵车、会车或避让等情况，长期造成工作面停工待料等现象。作业面施工道路布置尽量采用双向回形车道，并多设叉道形成闭合路线，减少倒车、错车，当某段道路占用时，可采用别一叉道驶入，较大程度减少了道路拥堵对施工的影响。

3.2.2抗滑桩施工分序

抗滑桩施工采取分序施工，根据平面分布及岩层结构特点，一般分两序或三序施工，上一序开挖并桩身浇筑完成后进行下一序开挖施工。枕头坝抗滑桩设计为三序开挖，结合开挖揭示砂卵石覆盖层较浅，同时工期较紧张，实际施工时分两序完成。

3.2.3抗滑桩锁口

抗滑桩开挖第一步为锁口，一般采用钢筋混凝土，锁口应高于地表0.5～1m，地表以下嵌入0.8～1.2m。主要目的是防止开挖过程中井口坍塌及掉落杂物。锁口中心轴线即为桩井开挖轴线，锁口内部结构尺寸为桩身尺寸，所以在锁口时测量放线，确定锁口位置及几何尺寸十分重要。

3.2.4砂、卵石覆盖层段井挖及支护

砂、卵石覆盖层段边开挖边支护，开挖循环一般为0.6～1.0m，视特殊地质结构调整开挖深度，开挖后及时跟进支护措施，防护井壁塌坍。开挖时人工用铁铲或镐挖掘，遇有孤石时采用爆破破解，开挖的石渣直接装入吊筒内运至井口。

抗滑桩井壁采用钢筋混凝土支护，护壁钢筋按规范要求进行搭接，使钢筋混凝土护壁连接成整体。原设计图纸要求钢筋采用焊接方式搭接，混凝土浇筑时开挖底面护壁纵向钢筋预留10d长度，便于与下一开挖循环支护钢筋焊接，施工时随开挖掘进深度加大其井内通风效果不佳，大量的焊接工作任务造成井内空气质量差，作业环境恶劣，同时在遇渗水段施工时，焊接难度增大，用电安全不易保障。鉴于此，调整了钢筋的搭接方式，将焊接调整为绑扎，改善了井内的作业环境，提高了施工效率，但支护段底部需预留40d长度的连接钢筋并采取相应的保护措施，如纵向配筋φ16mm钢筋，开挖支护段长1m时，钢筋下料长度为1.64m，底部预埋0.64m。预留连接筋安装及防护措施：

① 开挖至预设桩井段长时，采取人工沿井壁四周底部掏槽，掏槽宽度以满足钢筋安装即可，开挖槽深以钢筋所需搭接长度为准，开挖石渣临时堆放于井底开挖掘进面中部，等下一循环开挖时装运至井口。

② 钢筋安装完成后，采用石渣进行坑槽回填掩埋预留钢筋，回填至混凝土护壁段底部高程时细砂铺填30mm，防止混凝土浇筑时浆液渗透固结掩埋钢筋的石渣，降低下一循环开挖难度，保证钢筋的搭接长度。

③ 安装模板，浇筑护壁混凝土，混凝土中应参加3%的速凝剂，尽量缩短混凝土待强的时间。

混凝土浇筑方法为溜筒入仓，模板安装时在井壁四周上、下支护段衔接部位各埋一根安装φ200mm预埋管，混凝土通过溜筒、预埋管入浇筑仓，采用附着式振捣器振捣密实混凝土，使上、下支护段混凝土浇筑后形成整体并衔接平顺。

3.2.5基岩段井挖与支护

采用手持式风钻钻孔，孔径φ42mm，根据岩层的完整程度确定钻爆深度，一般单循环开挖深度1.0～1.5m，中间布直孔掏槽，掏槽孔深1.2～1.7m，爆破孔和周边光面爆破孔孔深0.8～1.5m左右。掏槽孔和爆破孔采用2号岩石铵锑炸药、φ35药卷连续装药，非电毫秒雷管分段爆破。周边孔采用同种药卷间断装药，导爆管引爆，整个网络采用电引爆。对于卡在井壁中的大孤石，采用孔径≤φ38mm的小孔径造孔，孔距1500 mm左右，导爆管切割爆破。强风化基岩段药量减少约12%。孤石及基岩开挖爆破在上一层护壁支护完成并达到一定强度以后进行，根据情况采取增加雷管数量、减少药量等措施，避免或减少对支护混凝土结构及边坡的震动破坏。

周边孔及掏槽孔的孔位偏差不大于50mm，辅助孔的孔位偏差不大于100mm 。爆破后，炮孔痕迹保存率应满足设计规范要求。相邻两孔间的岩面应平整，不应有明显的爆震裂隙。相邻两茬炮之间的台阶宽度应不大于200mm。

基岩段井壁支护方法与覆盖层开挖段支护方式及施工方法相同，仅护壁钢筋由双排钢筋网调整为单排钢筋。但在井内石渣清运时，需预留部分细石渣掩埋搭接钢筋。

3.2.6渗水段井挖及支护

施工过程中遭遇大量的地下渗水时，水下岩面钻孔十分困难，钻孔过程易掉石渣将钻杆与孔壁间的空隙填充，同时孔内返渣困难，常出现卡钻现象，起钻后孔眼易被石渣倒灌填充。为了确保工作面能够有效的钻爆，保持在水面以上施工的作业环境，主要采取了以下几点措施：

① 在工作面采用高扬程潜(污)水泵加强排水，排水设备安装考一台备用，确保一台损坏时，另一台立即启动排水；排水管采用软管，便于在放炮时拆除或移设排水设备。

② 开挖掘进断面采取分两区交错钻爆施工，开挖交错面台高400～600mm，始终排水设备放置于低台阶面抽排水，高台阶面钻爆施工，减少施工干扰，提高钻爆功效。

③ 钻孔过程中处理井壁四周渗水，采取钻设排水孔，高效堵漏剂掺氯化钙嵌渗水裂缝，分散封堵，集中引排，在护壁混凝土浇筑时将渗水集中引至仓面外，提高混凝土浇筑质量。

④ 混凝土护壁施工与以上基岩段施工方法相同。

3.2.7桩身混凝土施工

桩身混凝土施工均为常规的施工方法，枕头坝水电站1#堆积体抗滑桩混凝土主要采用以下方法：

① 钢筋施工

钢筋采用井外下料及制作，井内安装，这样可以减少整体吊装的必备条件，降低了施工安全风险，同时减少了整体吊装对相邻施工的干扰。钢筋的安装连接方式采用绑扎连接，在满足技术规范要求的同时，施工中降低了大量焊接对空气质量的污染。

② 混凝土浇筑

混凝土浇筑方法采用常规的浇筑方法，分别为溜筒直接入仓浇筑、水下灌注混凝土浇筑。在枕头坝1#堆积体抗滑桩混凝土浇筑时，桩井渗水大于40m3/h采用水下灌注法浇筑，其余渗水桩井采取强排水后直接浇筑混凝土。

桩井分布两排及以上时，混凝土运输车辆不能直接运至井口，可采用皮带机传运混凝土，较混凝土输送泵耗用成本大幅度降低。

4桩身混凝土质量检测成果

桩身混凝土龄期达28天后，采用预埋声波管进行超声波检测和钻孔取心检查两种方法检查施工质量。钻孔取心率100%，混凝土心样完整、密实，水下混凝土心样存在少量气泡，混凝土与基岩接触牢固，未见石渣。抽取10根桩进行超声波透射法检测，检测数据见表1，超声波纵波波速4557.7m/s，Vp≥4500m/s的声测点比例为91.8%，同时Vp≤4000m/s的声测点比例为0.4%且不集中，桩身混凝土的质量满足设计要求。

5结论

枕头坝1#堆积体抗滑桩的施工难点在于河岸覆盖层地质条件复杂、地层松散易垮塌、遭遇特大渗水、水下施工环境恶劣等，施工中应采取措施保障施工安全，提高施工效率。

① 井挖支护钢筋尽量采取绑扎连接方式，在井壁周围掏槽安装预留连接进，并用沙石妥善覆盖，这样可改善井内施工环境，避免用电事故，施工方便、快捷。

② 覆盖层段井壁混凝土掺入3%速凝剂后终凝时间约30min，较大地提高了施工效率。

③ 桩井遭遇较大渗水段应采取台阶交错开挖，便于强排水及干地有效钻爆开挖。

④ 井壁渗水应采用输排结合的方式处理，大出水点集中引排，小渗水点使用堵漏王、聚氨酯等材料快速封堵。

⑤ 分布密集的桩井混凝土浇筑，可布置连接井口与场外的皮带运输机，这样可达到运输、拆装方便和降低施工成本的效果。

The Construction Measures of Hand-Dig Pile in the Overburden of River Bank

SU Gangfeng1，LIU Dongquan2，ZHONG Jiuan1

(1.Hangzhou Huaneng Dam Safety Engineering co., LTD., Hangzhou 310014，China；

2.Sichuan Tuozhan Constructive Engineering CO.,LTD.，Chengdu 610091，China)

Abstract：The treatment project of 1# accumulation body on the left side of Zhentouba hydropower station bank has complicated construction conditions and great difficulty. This article takes the covering hand-dug pile construction measures for instance, introduced in detail the bedrock water seepage and other related engineering problems processing method, for other engineering reference.

Key Words：hand-dig pile; construction measures; river bank; overburden