白鹤滩水电站缆机平台人工桩开挖施工

2015-08-18 131 0

  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<30cm
 
  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<11190mm2,且8842/2640000=0.335%<0.6%,竖向C16@20cm配筋,横向钢筋C12@20cm可满足要求。.
 
  (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φ32,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。

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