人工挖孔沉管灌注樁在220kV線路中的應(yīng)用

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摘   要：本文介紹220kV江桔線改造工程中新129#灌注樁基礎(chǔ)的施工難點(diǎn)及施工方案，通過對(duì)新129#人工挖孔沉管灌注樁基礎(chǔ)的施工方案的實(shí)施，驗(yàn)證，確定人工挖孔沉管灌注樁的施工方案是可行的，安全的，并收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。
    關(guān)鍵詞：鋼筋籠制作 混凝土灌注 施工安全措施
 

 

    1、前言
    220kV江桔線改造工程新129#塔，位于湖北省枝江市仙女鎮(zhèn)杏家坡村，該塔四方拉線及底座位于淤泥塘中，前、后、左側(cè)有較大的魚塘，小號(hào)側(cè)71米對(duì)地距離5.3米，為保證該線路安全運(yùn)行，消除線路隱患，考慮到該塔前、后環(huán)境及相鄰桿塔的承力條件，將原129#V2-24更換為Z3-35.7，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)地查看，新塔基位于舊塔位小號(hào)側(cè)前8米，該地理?xiàng)l件及地質(zhì)情況為地表下5米內(nèi)是淤泥，其下方土質(zhì)疏松、具有相對(duì)的易流性，地下水較多，經(jīng)設(shè)計(jì)院地質(zhì)鉆孔取樣，其地質(zhì)報(bào)告表明，該基面下8米為堅(jiān)土，符合樁端持力層要求，適合灌注樁基礎(chǔ)施工條件。但由于該基位施工交通不便，不利于大型車輛及機(jī)械進(jìn)場作業(yè)，考慮單純的人工挖孔，不僅作業(yè)面大、周期長，而且在淤泥層難以成孔，若更改設(shè)計(jì)方案不僅成本過高，而且施工難度會(huì)因開挖深度的加深，其側(cè)壁的穩(wěn)固問題都將給單純的人工挖孔方式帶來更加復(fù)雜施工條件、更多的問題，其次當(dāng)開挖面低于2米時(shí)，在孔壁附近的土壤在地下水滲透壓力的作用下，將更加松軟，在沒有側(cè)壁擋土的情況下將向成孔流積，造成孔壁的坍塌，隨時(shí)危及作業(yè)人員的生命安全，如采用傳統(tǒng)的砌壁擋土，在3米下側(cè)壁含水量大，泥土被稀化并在周圍壓力作用下向成孔流動(dòng)，混凝土不易成型，難以凝固，其凝固后的側(cè)壁安全系數(shù)較低。
    為此宜昌供電公司輸電線路部經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)研討并與設(shè)計(jì)院溝涌后，決定采用人工挖孔沉管法施工，主要施工工藝：
    1、特制孔徑為800mm，厚為50mm，長為1m的混凝土預(yù)制管，（其直徑尺寸比設(shè)計(jì)樁孔徑（700mm）大100mm；
    2、特制混凝土預(yù)制管之間采用直接對(duì)接的方式進(jìn)行承接，并對(duì)其進(jìn)行接口的密封處理，防止中間滲水而產(chǎn)生管壁在施工中的局部橫向偏移，造成后續(xù)施工中上部孔口的整體移位，采用此特制的預(yù)制構(gòu)件可使每節(jié)預(yù)制構(gòu)件在開挖過程中形成一個(gè)完整的圓柱體，從而承受更大的側(cè)壓力并保證成孔的中心位置不發(fā)現(xiàn)位移；
    3、特制的混凝土預(yù)制管采用刃腳設(shè)計(jì)，內(nèi)側(cè)的斜面傾角為45°~ 60°，在下沉?xí)r混凝土預(yù)制管按施工要求誤差值（±30）均勻下沉，從而保證其整個(gè)施工成孔的開挖誤差值（±30）?；炷凉苓M(jìn)入基坑后，沿混凝土預(yù)制管下部邊沿挖掘，利用混凝土預(yù)制管的自重作用下沉，在下沉的同時(shí)其圓形的管壁既能防止孔壁坍塌，又能防止疏松的泥沙和地下水流層面直接對(duì)成孔壁沖擊導(dǎo)流，造成孔壁中間的橫向崩塌，同時(shí)也保證了孔內(nèi)施工作業(yè)人員的人身安全；一節(jié)管壁下沉后接著安裝下一節(jié)混凝土管，然后繼續(xù)挖掘，不斷下沉，并根據(jù)施工中開挖的土質(zhì)情況校核設(shè)計(jì)施工允許深度，從而較直觀的將孔端置于持力層之上，保證其灌柱基礎(chǔ)施工要求。具有省工、省力、速度快的優(yōu)點(diǎn)。
    2、施工方案
    2．1、開挖成孔放樣

　　

    2.1.1 新129#確定中心樁后，采用放控樁的技控工藝進(jìn)行施工基面及孔徑中心的控制，施工基礎(chǔ)按設(shè)計(jì)根開值（正5154、側(cè)4074）的半正（2577）、半側(cè)（2037）確定放樣樁位，首先用儀器定出順線路及橫線路的四個(gè)控樁（），并使其高出施工基面700mm（立樁在承臺(tái)上+600mm）為宜，四個(gè)控樁（）做十字聯(lián)線，再采用以點(diǎn)做圓，對(duì)四個(gè)側(cè)向樁（）以半側(cè)根開為半徑，四個(gè)正面樁（）以半正根開為半徑，定出八個(gè)控樁（），聯(lián)“井”字線后，其十字交叉處就為每個(gè)灌注孔的中心點(diǎn)，對(duì)樁位進(jìn)行校核控制精度取2‰，形成以下施工圖：
    2.1.2 第一節(jié)混凝土管的中心線與設(shè)計(jì)軸線的偏差不得大于20mm。
    2.1.3用三腳抱桿將混凝土管吊起，使其坐落在設(shè)計(jì)中心點(diǎn)（軸），施工人員下到混凝土管內(nèi)對(duì)其底部進(jìn)行挖孔，利用混凝土管自重進(jìn)行沉降，當(dāng)整個(gè)混凝土管沉降全部沒入地面以下時(shí)再套另一段混凝土管，使其與下層混凝土管疊加、不斷進(jìn)行掏挖、使其下沉、再套管、再掏挖、再下沉，從而最終達(dá)施工允許深度。
    2.1.4挖至有地下水位涌出是時(shí)，應(yīng)及時(shí)排水，根據(jù)排水量的大小選擇匹配的水泵。挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，孔底不應(yīng)積水。
    2.1.5成孔的允許偏差應(yīng)滿足:樁徑±50mm垂直度0.5%，樁位±50mm。
    2.1.6挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高或持力層，既挖出地質(zhì)深層的砂、石時(shí)，會(huì)同地勘、設(shè)計(jì)、監(jiān)理及質(zhì)監(jiān)人員共同鑒定，認(rèn)為符合設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行后續(xù)施工。
    2.2 、鋼筋籠的制作
    2.2.1鋼筋進(jìn)場要驗(yàn)收，要有質(zhì)保單，并要求作力學(xué)性能試驗(yàn)和焊接試驗(yàn)，合格后才能啟用。焊條要有質(zhì)保單，型號(hào)要與鋼筋的性能相適應(yīng)。
    2.2.2鋼筋籠制作嚴(yán)格按設(shè)計(jì)加工，主筋位置用鋼筋定位支架控制等分距離。主筋間距允許偏差±10mm；箍筋或螺旋筋螺距允許偏差±20mm；鋼筋籠直徑允許偏差±10mm；鋼筋籠長度允許偏差±50mm，嚴(yán)格按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
    2.2.3鋼筋焊接工作必須由有資質(zhì)的人員承擔(dān)，各焊接處符合工藝要求，保證焊接質(zhì)量。
    2.2.4加頸箍應(yīng)設(shè)在主筋外側(cè)，以加強(qiáng)對(duì)鋼筋籠的箍子作用，且不會(huì)增加施工難度，主筋一般不設(shè)彎鉤。
    2.2.5鋼筋籠搬運(yùn)和吊裝時(shí)，應(yīng)防止變形；安放前需再檢查孔內(nèi)的情況，以確定孔內(nèi)無塌方和沉渣；安放要對(duì)準(zhǔn)孔位，扶穩(wěn)、 緩慢、順直，避免碰撞孔壁，嚴(yán)禁墩籠、扭籠。
    2.2.7注意鋼筋籠的標(biāo)高，到達(dá)設(shè)計(jì)位置后應(yīng)采用工藝筋（吊筋、抗浮筋）固定，避免鋼筋籠下沉或受混凝土上浮力的影響而上浮。
    2.2.8加勁箍及螺旋箍同縱向鋼筋交接處均應(yīng)焊牢。
    2.2.9鋼筋外側(cè)需設(shè)混凝土墊塊或其它有效措施，以確保鋼筋保護(hù)層的厚度。
    2.2.10基礎(chǔ)鋼筋制作全部完畢，經(jīng)技術(shù)員校核尺寸無誤，監(jiān)理工程師同意后，方能進(jìn)行后續(xù)施工。
    2.3、混凝土灌注
    2.3.1檢查成孔質(zhì)量合格后應(yīng)盡快灌注混凝土。在灌注混凝土前，應(yīng)進(jìn)行清孔工作，要求孔壁、孔底必須清理干凈，孔底無浮渣，孔壁無松動(dòng)?？椎壮猎穸葢?yīng)小于100mm。
    2.3.2樁身混凝土的澆筑全部一次性完成，不留施工縫.為加快施工進(jìn)度，樁基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)采用C40，在澆筑過程中，為防止混凝土產(chǎn)生底板離析，混凝土必須通過溜槽或串筒下料，串筒末端距孔底高度不宜大于2ｍ，在施工過程中隨時(shí)調(diào)整串筒的高度.為保證混凝土振搗密實(shí)，每下入樁中兩拌料，立即下人采用插入式振動(dòng)棒進(jìn)行振搗，操作時(shí)要做到“快插慢撥”.禁止由樁孔拋料或由料斗直接放料。
    2.3.3根據(jù)配合比進(jìn)行投料， 混凝土的粗骨料選用卵石，其粒徑為20mm-40mm，砂為粗砂，選用設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的水泥，進(jìn)行攪制?；炷撂涠炔灰诉^大，以5～8cm為宜，每50cm為一層及時(shí)振搗，混凝土灌注要保持連續(xù)。坍落度損失大于5cm/h時(shí)，要調(diào)整配比。有離析現(xiàn)象時(shí)嚴(yán)禁灌入樁孔。
    2.3.4注意樁頭混凝土的標(biāo)高，應(yīng)適當(dāng)超出設(shè)計(jì)標(biāo)高，以保證在鑿除浮漿層后，樁頭進(jìn)入承臺(tái)內(nèi)100mm。
    2.3.5樁身混凝土必須留有試件，每個(gè)灌注臺(tái)班不得少于1組，每組3件。
    2.3.6在澆筑樁身混凝土?xí)r，相鄰10ｍ范圍內(nèi)的挖孔作業(yè)應(yīng)停止，并不得在孔底留人。
    2.3.7混凝土澆注完后，應(yīng)對(duì)樁頭進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，采用覆蓋和澆水方法。
    3、施工安全措施
    3.1對(duì)作業(yè)區(qū)上空的電力高壓線應(yīng)有可靠的安全措施，在起立較高材料、器具時(shí)應(yīng)有專人進(jìn)行監(jiān)護(hù)。
    3.2井下作業(yè)人員必須戴安全帽，井內(nèi)設(shè)置救生軟梯或救生繩索。
    3.3地面人員與井下作業(yè)人員應(yīng)密切配合，隨時(shí)與井下作業(yè)人員進(jìn)行施工互助，小心施工。
    3.4工作人員上下進(jìn)和取土，應(yīng)有可靠的傳接設(shè)施，防止土方回落坑中傷人，坑深達(dá)5米后，地面所有開挖工具必須系保護(hù)繩。
    3.5挖孔時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查孔內(nèi)有無毒氣和缺氧現(xiàn)象，并采取相應(yīng)措施；樁孔開挖深度超過10m時(shí)，應(yīng)配有專門的送風(fēng)設(shè)備向井下輸送潔凈空氣。
    3.6井下照明電壓不得高于12伏，用電設(shè)備線路必須裝漏電保護(hù)裝置，可靠用電，防止觸電事故的發(fā)生。
 　3.7施工中發(fā)現(xiàn)涌水、流砂等，應(yīng)先采用抽水等方法，排除安全隱患方能繼續(xù)施工。
    3.8挖出的土石方應(yīng)及時(shí)運(yùn)離孔口，不得堆放在孔口四周5m范圍內(nèi)，機(jī)動(dòng)車輛的通行不得對(duì)井壁的安全造成影響。
    4、成樁質(zhì)量檢驗(yàn)
    4.1成樁質(zhì)量檢驗(yàn)包括高應(yīng)變和低應(yīng)變測試，可測出樁長、縮徑、擴(kuò)徑、斷樁及可估算出砼強(qiáng)度，基樁承載力和樁身結(jié)構(gòu)完整性必須滿足設(shè)計(jì)要求。
    5、特點(diǎn)分析
    5.1施工工具簡單。機(jī)械鉆孔進(jìn)場需要交通、水、電便利，人工挖孔不受這些條件的限制。
    5.2采用沉降預(yù)制混凝土管當(dāng)護(hù)壁，減少了護(hù)壁混凝土澆筑，提高護(hù)壁強(qiáng)度，防止孔壁坍塌，保證了孔內(nèi)施工作業(yè)人員的人身安全。
    5.3施工工期短，在場地狹小的樁基施工工程，若采用鉆機(jī)成孔，場地只能同時(shí)施工一個(gè)鉆孔，而人工挖孔可同時(shí)開挖幾個(gè)樁孔。
    5.4優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)省工程投資。采用人工挖孔，在挖孔過程中可以直接觀察、鑒別地層巖土性，并對(duì)樁長進(jìn)行了調(diào)整，本工程設(shè)計(jì)挖孔深度是8m，實(shí)際只須挖至7m，節(jié)省了投資。
    5.5工程質(zhì)量好。主要表現(xiàn)為:樁位偏差小、可保證樁身質(zhì)量完好。
    5.6無污染，適合城區(qū)施工。
    5.7造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)效益好。人工成孔每孔僅需3～4人，節(jié)省大型設(shè)備進(jìn)出場、泥漿外運(yùn)等費(fèi)用。
    效益比較
    以220kV江桔線129#為例，采用機(jī)械鉆孔施工和人工挖孔沉管灌柱施工進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益比較，采用人工挖孔沉管灌注樁每基較機(jī)械鉆孔節(jié)省投入3萬元。

支出情況 機(jī)械鉆孔施工工藝 人工挖孔沉管施工工藝 設(shè)備租用金 20000 0 大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)場 5000 0 施工費(fèi) 40000 35000 費(fèi)用支出合計(jì) 65000 35000       節(jié)省費(fèi)用 30000

　　

單位：元

    6、結(jié)語
    人工挖孔沉管灌注樁有許多優(yōu)點(diǎn)，但又有其自身適用條件的限制，不要盲目采用。施工方法比較原始，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，孔內(nèi)施工條件差，有時(shí)出現(xiàn)特殊情況，需重新采用機(jī)械鉆孔。一般情況，在淤泥層較薄(5～10m)，巖土層復(fù)雜，地下水較低或降水條件好，對(duì)周圍環(huán)境有較大影響的城內(nèi)地段施工，可盡量根據(jù)地質(zhì)條件采用人工挖孔沉管灌注樁。對(duì)于淤泥層較厚(10～20m以上)，土層分布均勻，樁長較長，混凝土管的自重（G）不能克服土壤壁的摩擦力（F）下沉?xí)r，不宜采用人工沉管開孔施工，應(yīng)滿足自重（G）大于摩擦力（F），F(xiàn)=U×H×f
    式中 U為混凝土管的周長
    H為管入土部分高度
    f為土壤對(duì)管壁的摩擦系數(shù)，f按實(shí)際土質(zhì)情況確定，軟土f=10～12kN/m² ；砂土f=12～25kN/m² ；粘土f=25～50kN/m² ；
    在機(jī)械成孔條件好的情況，或者場區(qū)地下水位較高，含水豐富，出水量大，基巖埋藏深的情況，也不宜采用人工挖孔沉管灌注樁。應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、場區(qū)情況、環(huán)境要求、施工條件因地制宜，綜合確定。