长河坝水电站汤坝土料场大口径人工挖孔桩施工概述

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

1 基本情况

1.1 工程概况

长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，为大渡河流域水电梯级开发的第10级电站，正常蓄水位下库容为10.4亿m3，长河坝水电站属于Ⅰ等大(1)型水电站工程，主要由砾石土心墙坝、泄洪系统、引水发电系统组成，电站装机容量为2600MW。长河水电站砾石土心墙坝的砾石土全部在汤坝土场取料。

汤坝土料场于2016年5月完成取料，2016年9月完成Ⅱ、Ⅲ区高程约2360m以上的支护后，暂停下部施工。2018年3月边坡恢复施工，5月底边坡交界部位由高程2375m开挖至2347m，Ⅱ区大面由高程2360m开挖至2330m。5月至10月初期间因汤坝料场连续强降雨导致Ⅱ区边坡蠕滑变形并向上部牵引，为防止边坡蠕化变形向上牵引，故在汤坝土料场高程2520m处增设7根人工挖孔桩。

抗滑桩长3m、宽4m、深度38m～42m。采用直墙式钢筋混凝土护壁，强度C30，锁口段高于地面20cm，锁口段深度1.5m(高出孔口部位20cm，厚度1m，孔口下部1.3m，厚度0.8m)，其余段护壁厚0.3m，并设置双层钢筋网加强，桩体为C30钢筋混凝土。抗滑桩布置见图1。

图1 抗滑布置示意

1.2 地质概况

汤坝土料场2520平台抗滑施工高程2503.4m～2520m段主要为灰黄色冰碛砾石土，结构中密～密实，局部含有孤块石，具有架空结构、稍松散，井壁总体干燥，局部井壁段砾石土结构松散，自稳能力差，存在掉块现象。高程2505.2m～2478m段主要为基覆界限(土石分界)、全强风化、强风化、弱风化岩层。

1.3 施工背景

2014年汤坝土料场开口线设定在2520m高程附近，开口线下部平台高程2520m布置7根抗滑桩进行覆盖层边坡锁口。2015年5月底施工完成KHZ1(38m)、KHZ3(40m)、KHZ5(42m)、KHZ7(42m)四根抗滑桩的桩体钢混凝土施工。2016年9月，汤坝开挖支护暂停。2018年3月，恢复进场施工，开始2360m以下开挖支护。因连续强降雨，2018年7月，汤坝料场Ⅱ区2320m～2400m出现变形，8月牵引至2440m，10月再次牵引至2480m～2490m左右，最大下错超5m，滑坡边界已贯通，高程2515m处局部出现开裂。

为保障2520m高程以上坡体稳定，根据2018年12月水规总院专家咨询意见，在2520新增7根抗滑桩，包含原设计未施工3根(KHZ2、KHZ4和KHZ6)，上游增加3根(KHZ8、KHZ9、KHZ10)，下游增加1根(KHZ11)。因高程2440m至2520m处施工便道正处于滑动区域及大型设备的施工工便道无法形成，故抗滑桩施工采用人工挖孔桩。

1.4 交通及材料转运概况

汤坝土料场人工挖孔桩位于汤坝土料场Ⅱ区沟槽部位顶部。人工挖孔桩下部有一条施工便道已施工长约110m的钢管桩，运输车辆无法通行。2470m至2440m施工便道因蠕滑变形不能通行，因此材料运输需重新规划一条施工便道，项目主管人员现场勘探后上报施工方案经各方同意后修一条长100m宽3.5m的施工便道，将材料运输至高程2470m后，采用缆索结合装载机将材料转运至施工作业面。

2 主要施工方法

汤坝土料场人工挖孔桩施工采用跳挖施工，先施工2、4、6、9抗滑桩，当开挖深度超过5m后，方可再进行8、10、11的桩体开挖施工。

桩体开挖前根据测量定位，对井圈四周进行护圈施工。施工参数为：护圈高度20cm，护圈厚度1m，待护圈达到设计强度的70%时进行锁口段开挖，锁口采用深度1.3m、厚度80cm。待锁口段混凝土满足上述要求时才进行桩身开挖，开挖尺寸为3.6m×4.6m，护壁厚30cm，根据设计图纸按照1.5m一段进尺，直到开挖至设计开挖深度。

2.1 施工准备

汤坝土料场高程2520m人工挖孔桩平台的开挖与平整；开挖平整完成后，进行人工挖孔桩截水沟施工，监理工程师进行现场验收；验收过后进行人工挖孔桩井圈维护及井圈四周排水沟施工，将井圈四周雨水及施工杂水引至排水沟。

人工挖孔桩施工前，为保证抗滑桩施工安全，在抗滑施工前对四周及山外侧同时施工了钢管桩2排。

2.2 施工流程

具体施工程序为：场地平整→放线→定桩位→出渣设备安装→鼓风机、照明设备等→锁口段开挖→每下挖1.5m进行桩孔周壁的清理，校核桩孔的直径和垂直度→支撑护壁模板→浇灌护壁混凝土(护壁浇筑48h)→继续下挖，校核桩身尺寸与垂直度→支撑护壁模板→浇灌护壁混凝土(护壁浇筑48h)→拆除(第一层模板)，继续下挖，到达微风化入岩一定深度后清理桩底石渣，由监理单位、勘察设计单位验收，钢筋制安→放置串筒，灌注桩芯混凝土直至设计顶标高。

2.3 主要施工方法

2.3.1 施工测量

施工前编制测量方案。检查复核控制桩点，按设计图纸测放出抗滑桩的桩位，并埋设十字护桩。十字护桩采用混凝土加固，以备在开挖过程中对桩位进行检验。放线完成后，及时通知建设单位、设计单位、监理单位验线，确认无误后方可施工。待第三节护壁浇筑完成后，将控制线引至锁口护壁上，并用红油漆标识，以便后期检验复核。

2.3.2 开挖方法

桩内地质情况主要为砾石土、孤石、强风化岩、弱风化岩。砾石土开挖采用孔外布3m3空压机，孔内利用风镐凿土开挖。孤石、强风化岩、弱风化岩采用浅孔松动爆破开挖，爆破孔采用YT28手风钻造孔，孔径32mm，炸药采用成品乳化炸药，采用少药量、多炮眼的松动爆破方式，开挖基本成型后再人工刻凿孔壁至设计尺寸。遇到孤石，根据孤石大小和结构灵活确定造孔个数或深度及装药量，造孔深度一般不超过1.2m，一般为1～3个孔，单孔装药量约70g～100g。如孤石较大，可多次爆破。遇到完整基岩，采用光面爆破法施工，孔内下非电雷管，电雷管引爆。挖孔过程中，经常检查桩身净空尺寸和平面位置。桩孔垂直度偏差不得大于孔深的0.5%，截面尺寸不得小于桩身设计断面尺寸加护壁厚度。

每个桩孔采用2台电动摇头扒杆配合铁吊桶出渣，利用装载机将渣土运至人工挖孔施工范围外进行分层摊铺，直至桩体开挖完成将渣土运至指定渣场。

2.3.3 护壁施工

护壁统一采用C30钢筋混凝土结构，锁口区护壁厚度为80cm，使用φ28插筋加固方式，插筋入岩1m，外露0.5m；覆盖层、中风化层及强风化层等地层护壁厚度均为30cm，使用φ25插筋入岩0.8m，外露0.2m。开挖和护壁高度在强风化基岩和土层中每层控制在1.5m，中风化岩层每层控制在2.0m～2.5m，并及时进行护壁浇筑。

挖孔护壁采用C30钢筋混凝土结构，护壁程序如下：首先按照设计要求安设护壁钢筋，护壁钢筋上下挂钩搭接，安装护壁模板；然后根据桩孔中心点校正模板，保证护壁厚度、桩孔尺寸和垂直度，然后浇注护壁混凝土。混凝土用吊桶送入桩内，人工进行入仓浇筑，且用小型振动棒进行振捣以保证护壁混凝土的密实度。护壁浇筑混凝土要四周同时均匀浇注，以防护壁模板位移。护壁混凝土塌落度控制在4cm～6cm，为提高早期强度适当加入早强剂。当混凝土经过24h或护壁混凝土终凝强度达到70%后再进行下部基础及模板拆除。依次循环类推进行挖孔施工。上下两节护壁之间预留10cm宽的混凝土浇筑口，接口处要捣固密实，拆模后用混凝土堵严，水泥砂浆抹平。

护壁模板采用定型钢模板和整体高强度铝合金模板。浇注混凝土时拆上节，支下节，自上而下周转使用。模板间用U形卡连接，背面用钢管加固，并在两个方向设置上下三道内支撑顶紧模板。支模安装完成后要校正中心位置、长度和宽度。

2.3.4 钢筋制安

人工挖孔桩钢筋结构分区段布置，主要有三区，钢筋型号主要是φ32螺纹钢、φ25螺纹钢，布置形式有竖向主筋、箍筋、横向支撑筋，主筋采用φ32钢筋、箍筋为φ25钢筋、支撑筋为φ25钢筋，基覆界线以上3m，以下6m范围必须采用整长钢筋。

由于人工挖孔桩施工的作业条件有限，钢筋自重太重，钢筋数量较多，本工程钢筋采用螺纹套管连接工艺、井下安装的方式。

在钢筋加工区将钢筋加工好，人工运至井口，逐根放入抗滑桩内进行绑扎。为保证笼心位置，确保保护层的厚度，加设混凝土垫块。

2.3.5 混凝土浇筑

抗滑桩施工前建设拌合站，为保证桩体浇筑连续进行，采用架设2台三一80地泵，在开始浇筑时进行孔底二次清孔。

本工程桩芯混凝土强度等级为C30，桩身混凝土数量较大，因交通条件限制，采用三一80泵车(型号：HBT8018C-5S)，泵送至桩口；再通过φ250钢导管，用人工或卷扬机吊放至井内，逐节安装后与下料漏斗固定，并在钢导管底部安装2m长软管，送料至孔底，80型插入式振动器捣固。

混凝土倾倒至下料漏斗，然后由钢导管导入井底，灌注导管出口需位于桩孔中央。钢导管距离混凝土浇筑面1m～3m。混凝土开始灌注时，要控制灌注速度，以减少混凝土对钢筋骨架的冲击，避免钢筋笼上浮。桩内混凝土振捣必须选派经验丰富的工人担任，使用插入式振动器分层振捣。根据要求以70cm为一振捣高度层，边灌注边分层振捣密实，直至桩顶，以保证混凝土的密实度。随着混凝土面增高，逐节拆除钢导管。混凝土灌注施工完毕7d内，对混凝土进行养护。

桩芯浇灌要间隔1、2孔进行施工，在进行桩芯混凝土浇筑期间，邻近孔位不得同时施工。

3 质量控措施

汤坝土料场人工挖孔桩主要是为了阻滑，属于对工程质量要求高的工程，施工质量直接关系到工程的成败。

抗滑桩多采用灌注桩，要特别把好成孔(包括钻孔和清孔)、下钢筋笼和灌注混凝土等几道关键工序。每一工序完毕时，均应及时进行质量检验，上道工序不清，下道工序就不能进行，以免留存隐患。

施工时每一工地应设专职质量检验员，对施工质量进行全面检查监督，质量责任落实到人，落实到每一根桩。灌注桩的质量控制，主要是指钻孔、清孔，钢筋笼制作、安放。混凝土配制、灌注等工艺工序过程的质量标准和控制方法，应以设计文件和国家或行业标准为准，制定出切合工程实际和易于操作的具体标准和要求。

4 安全控制措施

汤坝土料场人工挖孔桩属于危大工程，针对安全管理编制了《汤坝土料场新增抗滑桩施工专项方案》《汤坝土料场新增抗滑桩应急预案》，并组织了专家论证，论证通过后上报并即被批准，同时在施工过程中进行了抗滑桩应急演练。每个班组在施工前针对地下地质情况，对可能出现的问题及预防措施进行技术交底，同时针对每根桩配备了相应的防坠器、安全绳、空气检测仪、对讲机、照明、防雨棚等设施。

在施工过程中现场管理人员进行日常安全交底，针对单日工作内容结合现场工作环境，对可能造成的安全风险及预防措施进行单独说明，达到每人知晓情况的地步。同时了解每个工作人员的身体状况，如有身体状况不适严禁下井作业；在进入井内，对井内通风、井内气体检测，气体检测正常后方可进行井下作业；下井作业后配备专职安全员在作业面进行巡视，监督检查是否按照操作规程进行作业。

5 结论

在汤坝土料场道路受限，大型设备无法进入施工区域，需要修建抗滑桩的情况下，采用人工挖孔桩的方法解决了施工场地狭窄、大型设备无法施工等难题，并对边坡治理中抗滑发挥了极大作用。人工挖孔桩施工对设备要求较低、工艺简单，具有施工条件要求不高等优势，随着人工挖孔施工技术不断地革新，相信在边坡治理施工中环境受限的情况下，人工挖孔桩的运用将越来越广。