水电站深基坑支护的措施研究

孙兆平

（芜湖市镜湖区农业农村水务局，安徽 芜湖 241000）

0 引言

基坑开挖支护出现问题，会影响水电站整个工程的进程，造成周围地面坍塌、环境破坏，排洪渠工程质量下降，给周围居民的生命财产安全带来隐患，为此结合现场实际条件，选择最佳的方案是提高深基坑开挖和支护措施就显得十分必要。本文针对水电站工程对深基坑开挖和支护方法加以分析，希望能为深基坑开挖和支护工程顺利开展提供一些参考。

1 工程概况

袁泽桥水电站工程右侧距袁泽桥约20 m，地面高程8.82～12.43 m，左侧最近处距高压线杆塔约13 m，地面高程8.7～11.6 m，基坑开挖建基面高程-0.1～3.67 m，开挖深度5.53～11.1 m。根据工程布置和场地条件，渠道基坑两侧不具备放坡开挖的施工条件，拟采用钻孔灌注桩进行基坑支护，其中水电站及渠道的挡墙采取永临结合方式布置，即排桩与混凝土面板相结合的岸墙结构型式，灌注桩兼作临时支护桩与永久挡土墙[1]。

2 基本的要求

深基坑开挖和支护施工中选用Ⅰ级钢筋、Ⅲ级钢筋。支护桩主筋选用HRB400；灌注桩桩体、桩顶冠梁板混凝土所用水泥选用42.5普通硅酸盐水泥[2]。

3 水电站基坑支护基本要求

3.1 钻孔灌注桩

在水电站灌注桩土方开挖，所采用的是泥浆固壁成孔的方法。这一方法的关键之处是在于对泥沙性能指标的取值。通常情况下，泥浆的相对密度合理范围应在1.10～1.15之间，粘度在20～22 Pa·s的范围；含砂率小于等于4%；同时，胶体率≥95%。需要注意的是，在施工过程中，要保证在清孔之后，孔底沉渣≤200 mm，泥浆的相对密度在合理的区间内。

3.2 钢筋笼制作及安装

钢筋笼在水电站深基坑开挖与支护工程中，起着基础支撑与骨架的作用。在开挖过程中的各个环节，钢筋笼应最大程度上避免变形、碰撞孔壁，在关键的环节应采取相应的固定措施。同时，在分段连接时，如果要采用焊接方式，需要保证接头占总主筋接头的比例[3]。

3.3 混凝土的浇灌措施

本工程灌注桩桩体及桩顶冠梁混凝土强度等级均为C30；由于水电站工程中水下混凝土所处的特殊环境条件，这就要求混凝土的粗骨料粒径在40 mm以内，水灰比要小于0.6。灌注桩施工完成后桩间采用砖块砌筑，并设有排水，防止桩间土体崩塌或形成渗流通道。在施工过程中，需要注意的是在基坑土方开挖之前，灌注桩的设计强度需达到100%[4]。并且，不能用支护结构搭专业平台、安装起重设备、通行车辆等。灌注桩施工前，应将现有拆迁的砖块、碎石等水电站工程垃圾清除；钻孔过程中，如遇大体积石块或混凝土块时，采用抓斗清除后方可继续施工。工程区位于闹市区，开挖时应采取临时围挡措施，封闭施工，尽可能地减少对周边居民的不利影响。

4 水电站深基坑开挖中灌注桩加固

水电站深基坑开挖过程中，灌注桩桩径1.2 m，桩长10～32 m，总长7 557 m，灌注桩施工前，对于原地面不需卸载的，在原地面平整后进行施工；需卸载的，则卸载至设计高程后进行，开挖至淤泥质重粉质壤土层，表层换填一层好土，作为施工平台[5]。

灌注桩采用转盘式循环钻机泥浆固壁造孔，为提高泥浆性能，泥浆中加入一定量的碳酸钠，泥浆容重为11～13 kN/m3，排碴泥浆容重为11～12 kN/m3，在钻孔过程中应经常测定泥浆容重、粘度、含砂率、胶体率等，在钻机附近设泥浆池，不得将泥浆随意排放。钻进速度根据地层情况控制在3～4 m/h，同时以钻机无跳动为宜，坍落度控制在0.18～0.22 m的范围内。根据施工现场的实际情况，可以在砼中加入减水剂，防止导管堵塞、减小水灰比以及延缓初凝。在输送砼熟料时，提前检查导管，判断其密封性能是否符合要求。同时，保证导管的外接头光滑，使得在操作时简单易行。在输送熟料时，选内径为250 mm为底管，中间管长度为2.0～2.5 m，导管的下口距孔底距离大约保持在0.4 m保证混凝土能够从导管顺利灌注到孔底。同时，在输送时，采用球胆开启导管，借助管内砼压力差，将砼挤出管内。这就保证处于最上层的砼一直是最初浇筑的。在实际的过程中，应使得导管的埋深≥1.5 m，不能把导管拔开防止出现断桩。灌注桩内部结构如图1所示。

灌注桩加固过程中，对支护和基坑的检测也是特别重要的，能够使项目管理者快速、准确掌握支护的结构和目前所处的工程状态。如果遇到特殊的情况，能够及时发现问题并作出调整，避免出现工程质量问题。

图1 灌注桩内部结构图

深基坑支护灌注桩之间采取搅拌桩止水，旋喷桩底端嵌入2层重粉质壤土层以满足坑内疏干、地基土坑渗流稳定性等要求。搅拌桩长度应在7～12 m之间，桩径0.6 m，水泥的掺杂量为12%。工艺流程：开挖前的准备→桩位放线→钻机就位→钻机钻进→旋转提升灌浆→成桩→移位的施工顺序进行[6]。搅拌机桩架到达施工现场后，要对其位置加以确定。将其固定在指定的桩位偏差在5 cm内，桩的垂直高度小于1%。并检查搅拌机的冷却水循环是否正常，如果正常，启动电动机，通过调整电流表和钢丝绳长度，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉。同时，技术工程人员，按一定的配比配制水泥浆。在压浆作业之前，将配制好的水泥浆倒入集料斗中，同时严格按照设计确定的速度提升[7]。

在基坑支护的过程中，还需结合水电站工程建设现场的具体情况，确保泵站工程的排水性能良好。同时，构建完善的排水网，严格控制注浆的流程，保证支护效果。

5 水电站工程在施工过程中的问题

5.1 缺乏完善的施工技术管理体系

水电站工程通常所采用的是分包的方式。导致相同的水电站工程，不同的企业所交付的工程质量存在差异，造成行业内建立的文件不规范。现阶段施工企业所采用的是文档型的合同制度，借助于该制度，大型企业对分包企业形成统一的施工方案。但由于在承包单位和分包企业之间缺乏有效的沟通和协调。导致水电站工程的技术水平与所订立的合同存在“不匹配”现象。在实际施工过程中，采购成本会明显的增加，降低标准采购则会造成水电站工程的质量难以保证，施工安全问题频频出现。

5.2 缺乏有效的技术监管

就以目前来看，水电站工程最常见的问题有如下几种：

（1）未形成完善的监督管理体系，施工的内部管理中存在一定的漏洞；

（2）在施工的管理过程中，技术管理系统未充分完善；

（3）在安全技术方面缺乏相应的措施。

但更为严重的是，质量技术方面的隐患。未得到管理部门人员的足够重视。如若出现问题，现场的施工人员难以高效解决，导致工程的延误。因此，监督体系对于水电工程至关重要，是基础建设工作规范性的保障。

5.3 施工制度方面存在的问题

经过多年发展，国家在水电工程施工技术方面形成了一些有借鉴性的技术标准，现有的施工标准流于形式，缺乏有效的监督管理体制和规章制度约束，现场施工人员难以和技术岗位工作人员高效协作、有效对接。同时，在施工单位管理中，对于现场工人没有明晰的工作责任，在实际工作当中无人负责现象时有发生。另外，在水电站工程施工过程中，各项施工工序难以得到严格检查和验收。总之，由于技术和工作环境多方面条件的限制和约束，水电站工程的施工效果难以完全满足施工过程的基本要求，导致施工问题频现。因此，建立完善的施工制度体系十分重要。

6 水电站工程施工技术管理优化措施

6.1 优化技术管理体系

由于缺乏完善的技术管理体系，使总包和分包单位在水电站工程技术水平上的差异难以统一。导致工程质量存在问题，因此需要建立一套科学、完善、合理的水电站工程施工技术管理体系。无论是总包单位还是分包单位，如果自上而下严格遵守管理体系，在加以分包合同的限制和约束，水电站施工过程才能有可靠的保障。

6.2 重视技术监督管理

对于水电站工程施工企业而言，重视技术管理环节的监督工作，将监督工作贯穿施工过程。不仅要重视施工过程的工作程序，还要加强落实，确保责任到人有章可循。对于总包和分包企业，要高度重视水电站工程施工的软件，确保在施工环境和工期等外在条件的影响下，企业各部门能密切配合，严格按照规章制度办事。

6.3 健全技术管理制度，优化管理

对于水电站施工企业而言，一方面应健全技术管理制度。是对于施工这一关键环节，应积极遵守行为规范，作业指导书。另一方面，水电站工程施工企业要按技术管理制度完善计划表、制定合理的计划，确保各个环节明确清晰。与此同时，技术文件管理在施工的过程中对提升水电站工程施工的整体水平、保障建设成本的最低化至关重要。

7 结论

根据水电站深基坑开挖和支护施工情况，针对水电站及渠道基坑两侧不具备放坡开挖的施工条件，提出采用钻孔灌注桩进行基坑支护，水电站及渠道的挡墙采取永临结合方式布置，即排桩与混凝土面板相结合的岸墙结构型式，灌注桩兼作临时支护桩与永久挡土墙方式。针对不具备放坡开挖的条件、工程处于闹市区以及周围环境复杂等不利条件，提出方案为国内同样深基坑支护情况提供参考和借鉴。