白鹤滩水电站缆机平台人工桩开挖施工
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【摘 要】白鹤滩水电站左岸缆机平台下部承重结构为人工桩基群，桩基Φ2.5m，深度8.0～35.5 m。桩基主要位于第四系松散堆堆积物区域。人工桩安全、快速的施工关系到缆机平台工程的整个施工进度。
1 概述
1.1 工程概况
白鹤滩水电站布置有7台缆机，其中：高缆3台为A字架，低缆4台为高塔架。左岸缆机平台工程由平衡台车平台、高缆平台、低缆平台三部分组成。左岸平衡台车平台、高缆平台、低缆平台下部共布置有桩基41根，其中：平衡台车平台2根（18m、19m）；高缆平台24根（8m～35.5m不等）；低缆平台15根（8～24.5m不等）。桩基孔净断面直径为2.5m，人工开挖断面直径为3.1m。桩端嵌入弱分化基岩段长度不小于2.5m。
1.2 工程地质
白鹤滩水电站左岸缆机平台工程位于左岸进水口紧邻1号斜坡和2号斜坡区域， 边坡堆积物质以粉土质砾石为主，其次为碎石混合土，堆积物厚度超过40m。1#冲沟下游松散堆积物平均厚度10m左右，下部基岩为峨眉山组玄武岩。风化带垂直深度差异较大。地下水类型为松散堆积物孔隙水和基岩裂隙水，松散堆积物孔隙水水位埋深一般约15～20m，基岩裂隙潜水面埋深一般为30～80m。
2 施工难点及对策
㈠ 左岸缆机平台轨道桩基全部布置在覆盖层上，该部位覆盖层主要构成主要是表层粉土质及碎石混合土，土体厚度较大，偶尔含有孤石，桩基深度达35m。开挖施工过程的安全问题是本工程施工难点之一：
2.1 主要对策
（1）人工桩开挖前沿井口位置浇筑30cm厚锁口混凝土，人工桩开挖时采取护壁形式，护壁浇混凝土，配筋与锁口混凝土内配筋连接成一个整体。桩基施工完成后，在浇筑承台时将锁口部位挖除。
（2）孔口2m范围内不得堆放杂物，井口周围设置1.2m高的防护栏，防止杂物坠入。防护栏杆留2m宽缺口用做于人员以及渣斗通道。非作业人员不得进入护栏之内并在醒目处设立安全警示标志。若井口地层松软，为防止孔口坍塌，须在孔口周围加固
（3）左岸缆机平台轨道桩基位于1号冲沟附近，1号冲沟常年流水，地下水类型为松散堆积物孔隙水和基岩裂隙水，松散堆积物孔隙水水位埋深一般约15～20m，基岩裂隙潜水面埋深一般为30～80m，人工桩开挖过程桩内出现大量渗水是本工程施工难点之二：
2.2 主要对策
人工桩开挖过程中，根据孔内渗流量情况采取不同的排水方工，将桩内渗水及时排出；护壁施工及时跟进防止已开挖的人工桩出现坍塌现象。
左岸缆机平台轨道桩基护壁结构形式（护壁厚度、配筋参数、接缝处理，固定形工）的选择对人工桩施工进度、质量、安全是本工程施工重点
2.3 主要对策
人工桩护壁厚度按照土和地下水对护壁的最大总压力进行计算，构件配筋按最小配筋率校核，分节固壁用锚杆进行固定。
3 人工桩护壁结构设计
3.1 受力计算分析
（1）本工程人工桩受主要为护壁所承受的土压力及地下水的侧压力，其计算简图如下：
护壁受力计算简图
（2）计算公式
一般取受力最大处，即地下最深段护壁所承受的土压力及地下水的侧压力。由计算确定护壁厚度
1）地下最深段护壁所承受的土压力及地下水的侧压力：
2）混凝土护壁厚度为t：或者
（3）计算过程
缆机平台桩基最深为35.5m、直径3.1m，采用人工挖孔，混凝土护壁采用C30混凝土，每节高1～1.5m，根据延吉沟地质条件，桩基平台地基土壤为含砾粘土，天然重度为γ=22KN/m3，内摩擦角φ=40O，地面以下5～6m有地下水。计算确定混凝土护壁所需厚度。
解：最深段的总压力为：
=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。则有：
=（1.65×400.66×310）÷（2×14.3×103）=9.3cm
按照开挖直径D=3.1m，早强C30护壁厚度30cm可满足抗压要求。
护壁配筋初拟竖向钢筋为C16@20cm，横向钢筋C12@20cm。
根据柱状构件最小配筋率可计算护壁最小配筋，最小配筋率取0.2%。配筋总面积为：3.14×8×8×44=8842mm2
护壁截面积 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
（4）人工桩护壁形式
4 施工方法
4.1 测量定位
采用全站仪按设计桩位进行放样，保证桩位准确。并在桩位外设置纵、横向十字线控制桩，确保孔口平面位置与设计桩位偏差不大于5 。待第三节护壁施工完成后将桩位控制线转移到护壁上，用红油漆标上标志，打入铁钉作为挖孔依据。
4.2 桩体开挖
安装卷扬机配三角架提升设备时，使吊桶的钢丝绳中心与桩孔轴线位置一致，为挖土时粗略控制中心线。挖孔过程中，应经常检查桩孔尺寸、平面位置和竖轴线倾斜情况，如有偏差应随时纠正。人工自上而下逐层用镐、锹进行，挖土次序为先中间部分，后挖周边。每挖深1.0～1.5m 为一节，每节开挖完成后尽快施工混凝土护壁。挖出的土方采用手推车运到指定的位置，严禁到在孔边，桩周边1.5m 范围内不得堆土。
开挖风化岩层时，采用风镐凿岩挖掘，凿岩时应加大送风量。当遇弱风化岩层和较硬基岩风镐难于作业时，采用少量炸药进行浅孔松动爆破或预裂爆破，炮眼深度控制在50cm 以内，严格控制炸药用量，装药量不超过炮眼深度的三分之一。孔内爆破采用电雷管起爆。孔内爆破时，现场其它孔内作业人员必须撤离。孔内爆破后应先通风排烟15min 并经检查无有害气体后，施工人员方可下井继续作业。挖孔达到设计深度后，应进行孔底处理。必须做到孔底表面无松渣、泥、沉淀土。如地质复杂，应钎探了解孔底以下地质情况是否能满足设计要求，否则应与监理、设计单位研究处理。
4.3 出渣
采用小型慢速卷扬机提升架配吊桶出渣，手推车运至临时场地后集中处理。为了安全，出渣桶装渣的高度不得超过桶的上平面。
4.4 护壁
（1）采用30cm厚C30R混凝土护壁，护壁混凝土内布设钢筋：竖向钢筋为C16@20cm，横线钢筋C12@20cm。护壁每节高度与开挖进尺一致，桩孔挖掘及混凝土护壁两道工序必须连续作业，不得中途停顿，以防坍孔。
（2）护壁钢筋应连续布置，每层间钢筋采用单面焊接方式进行连接，不允许层与层间断开。每层竖向配筋应外露16cm焊接头，浇筑时底部采用渣料做16cm垫层。焊接要求必须符合相关施工技术要求，不允许层与层间断开。
（3）护壁混泥土模板采用四块定型钢模板，插口连接，围檩、斜撑均采用钢管，局部部位采取8号槽钢加固牢靠，护壁孔圈中心线要与桩轴线重合。
（4）混凝土入仓采用溜管加人工配合方式进行；护壁上下层预留5cm施工缺口供φ30振捣棒插入振捣，外部可在模板内侧辅振。浇筑完成后缺口采用同标号混凝土回填。
（5）护壁混凝土施工：护壁混凝土应严格按配合比下料搅拌。为提高早期强度加入早强剂，混凝土浇筑时应分层沿四周入模，施工前应将上节护壁底泥土清理干净，以便连接牢固，为便于施工，可在模板内侧设置临时操作平台，供混凝土浇筑使用。
（6）当护壁混凝土养护达到50%强度（15MPa）后，便可拆除模板，通常拆模时间为24 小时，并用φ25、L=3m进行加固，再进行下一节施工。每层混凝土护壁表面都必须进行人工凿毛处理。
（7）排水
开挖过程中，孔内渗流量不大时，采用出渣桶将泥水一起吊出，如渗水量较大，则在孔底一侧挖集水坑，用高扬程水泵排出。
（8）通风及照明
挖孔桩施工深度超过8 米时，必须采取通风措施，要用鼓风机连续向孔内送内，风管口要求距孔底2m 左右，孔内照明采用防爆灯炮，灯炮离孔底2m。特别注意孔内爆破完毕后，及时通风排出有害气体。
（9）成孔检查及孔底处理
挖孔达到设计深度后，把孔底全部清理掉，并采用100B钻机钻孔施工底部加强锚杆，锚杆参数为：普通砂浆锚杆φ 32，L=9.0m@4.8m。并对桩位、孔深、孔径、垂直度（斜度）进行检查，位置利用桩位控制点，进行检测；当发现有成孔不直、孔径减小、断面变形超过规范容许值等时进行重新修整。嵌岩深度满足设计要求。