唐小平
广西桂水电力股份有限公司天湖发电分公司 广西 桂林市 全州县 541500
摘要：人工挖孔混凝土灌注桩防渗墙是一种连续设置人工挖孔混凝土灌注桩形成的地下连续墙结构；因其具有施工设备简便、施工工艺简单、受施工条件限制小、对环境污染小、造价低及施工质量易控制等优点；近年来，在水利水电工程防渗处理技术中被广泛采用，并取得很好的较果。基于此，本文将以鸡公凸三级水库应急修复工程为例，详尽地阐述人工挖孔砼灌注桩防渗墙的施工工艺方法，希望能够给同行带来一定的参考价值。
关键词：人工挖孔；灌注桩；防渗墙；施工技术分析
1引言
鸡公凸三级水库位于资源县梅溪乡咸洞村委境内，所在河流为洞庭湖水系资江支流正源冲河上游，距梅溪镇政府约22km，距全州县城47km，距桂林市143km。水库集雨面积4.1km2，总库容173.4万m3，兴利库容161.4万m3，是一座以发电为主，兼顾防洪、灌溉、养殖等综合效益的小（一）型水库。水库于1996年开工建设，1999年建成投入使用。2018年10月2日鸡公凸三级水库主坝与副坝连接部位突然出现渗漏，渗漏范围和渗漏量不断增大，并在副坝靠近主坝坝段的上游坝坡出现了局部沉陷，沉陷区域约为100㎡，受其干扰，副坝1625高程以上堆石体出现松动变形，副坝下游浆砌石挡墙因渗漏出现基础掏空，空洞直径达3m，重力浆砌石挡墙出现开裂，随时都有溃坝的可能。为保护国家和人民群众生命财产安全，促进当地社会经济发展，管理单位决定对鸡公凸三级水库进行修复。
2人工挖孔桩设计
根据地质钻探及有关专家分析结论，险情发生的原因是由于主、副坝筑坝材料的不同而产生的不均匀沉陷导致主副坝连接部位的土工防渗膜被撕裂，形成漏水通道，漏水带走坝体土粒致使坝体发生松动变形。因土工防渗膜位于副坝土质心墙上游面而无法修复。若采用拆除重建方案，不但投资大、工期长，而且不能从根本上解决坝体不均匀沉陷问题。经多方案比较论证，确定采用人工挖孔混凝土灌注桩防渗墙方案，与主坝的混凝土防渗面板连接形成新的防渗体系，拆除并重新填筑发生松动破坏的坝体。
人工挖孔桩沿副坝坝轴线设置，范围覆盖副坝全坝段，桩号为0+112.7至0+219.3，共88根桩，最大孔深24.24m,其中Ⅰ序孔44根，Ⅱ序孔44根。I序孔为圆形断面，孔距2300 mm， 开挖直径1300mm，护壁厚度为150 mm，桩芯直径为1000 mm；Ⅱ序孔位于相邻Ⅰ序孔之间，为椭圆形断面，护壁为支撑在Ⅰ序孔护壁上的两片弧形混凝土结构。设计桩芯砼强度为C20、抗冻等级为F100、抗渗等级为W6，护壁混凝土与桩芯混凝土相同。0+112.7至0+137.7段先将已松动破坏的坝体拆除到1620米平台，再进行孔桩开挖， 0+137.7~0+219段直接在坝顶进行孔桩开挖。开挖过程中要边开挖边支护，循环进行，每一循环进尺深度控制在500mm；Ⅱ序孔的开挖要待到Ⅰ序孔桩芯混凝土浇筑完成并达到设计强度后进行，且Ⅱ序孔的开挖时要凿除Ⅰ序孔的护壁混凝土以保证Ⅰ、Ⅱ序孔护壁混凝土连接部位的封闭性。
3人工挖孔砼灌注桩防渗墙的施工方法分析
3.1测量放样
孔桩开挖前,先用全站仪测量出防渗墙的轴线，此轴线即为各孔桩的其中一条中心线，然后根据设计孔桩间距精确测量出各孔桩的中心点，再从各中心点沿防渗墙轴线的垂直方向测出各孔桩的另一条中心线，并在各孔桩的边线外围设置固定点并用水泥砂浆固定；待孔桩首节护壁混凝土及锁口混凝土浇筑完毕后，再将十字中心线引至锁口混凝土顶面，方便以后检查校核孔桩的偏差。最后以各孔桩的中心点为圆心有白灰在地面上画出开挖外边线。值得注意的是：放样外边线应在于设计外边线10~20 mm，并在开挖过程予以保留，以便随时校核，避免超挖或欠挖。
3.2人工挖孔桩的施工工序
人工挖孔混凝土灌注桩的施工工序为：场地整平→测量、放样→挖第一节桩孔土方→安装护壁钢筋及模板→浇筑第一节护壁及锁口混凝土→检查桩位轴线和直径并将桩位十字轴线、高程标注在锁口混凝土顶面→安装活动井盖、垂直运输架、起重电动葫芦、活底吊土桶、排水、通风、照明设施等→开挖吊运第二节桩孔土方→拆第一节模板→凿毛第一节护壁混凝土底面→安装第二节护壁钢筋及模板→浇筑第二节护壁混凝土→检查桩位轴线和直径，如此循环作业（如有集水时，用潜水泵抽水）。
3.3每次循环进尺深度
根据现行规范及设计要求，一般土层中每节高度为500mm，施工时以每节的开挖吊运土方、拆上节模板并凿毛上节护壁底面、安装下节钢筋及模板、浇筑下节护壁作为一个施工循环；如遇松软易塌孔等特殊地段，每节高度要小于500mm，必要时下钢护筒护壁。
3.4开挖方法分析
3.4.1开挖工具
一般采用铁锹、羊镐、风镐，采用人工方式逐层进行开挖，一般土层用铁锹、羊镐开挖，遇孤石等较坚硬土层用羊镐、风镐开挖。需要特别注意的是：第一，因人工挖孔砼灌注桩防渗墙的孔桩为连续设置，因此，在开挖时一定要分序进行；第二，本工程同序相邻孔桩间的净距仅为1000 mm（即一个桩的直径），同序孔桩的开挖采取“跳三挖一“的次序进行开挖；第三，Ⅱ序孔开挖时一定要凿除Ⅰ序孔的护壁混凝土，以确保Ⅰ、Ⅱ序孔接触部位的封闭性。
3.4.2出土及提升
一般采用井口电动葫芦提升方法，电动葫芦安装时，要让吊桶钢丝绳中心和孔桩中心保持一致，将之当作挖桩过程中的参考，确保井桩方位不会出现过大的偏差。将轴线设置好后，要系统化地挖掘第一节孔，在出土过程中，施工人员要采取电动卷扬机转运到孔外，人工采用斗车运到比较宽泛的地方予以堆放，接着再通过自卸式汽车外运到弃土场。
3.4.3挖孔遭遇潜水层承压水的处置方法分析
在挖孔过程中，若所遭遇的涌水量较大（即90立方米/小时以内），那么施工作业人员要优先采取水泥砂浆压灌卵石环圈将潜水层进行封闭处置。
首先，施工作业人员要利用水泵把孔中的水流排尽，接着再将潜水面顺着孔壁周边全部挖掘出来，然后往孔壁设计半径外边挖掘环形槽。
其次，在孔底平铺20厘米厚卵石层，然后往上安置5毫米厚、高度稍超出潜水层的钢板圈，其内径即桩径。在钢板圈卵石层上安置两个长度为25毫米的压浆钢管，接着在压浆管嵌入混凝土顶盖位置焊一钢板，这样有助于避免压入的水泥浆顺着管壁上流。
第三，针对钢板隔离圈和孔壁的间隙，施工人员要加入一定的卵石，其孔隙率大约为40％。
第四，为了节约工程材料，此时就要往下挖掘，在隔离圈中注入装泥麻包，确保填塞严密，缩减孔隙。
第五，灌注水下混凝土顶盖，标号为75号，厚度为50厘米。
第六，施工人员要进行压浆，针对同一压浆管，要根据材料分的给进流程预先压实泥浆，从而利用泥浆填充钢板圈中的间隙，如此一来就可以节约水泥，再压纯水泥浆，最后再压进水泥砂浆，值得注意的是，该配合重量比大约为1：1。除此之外，还要往砂浆内掺杂一定的氯化钙早强剂。
第七，封闭结束接着开挖，封闭完成两天之后，就要求将其中的水全部抽干，保持水位不上升，如此一来就能够根据孔径要求，使用风镐挖掘混凝土顶盖，同时还可以进一步吊出泥装麻包，拆卸钢板圈，持续完成挖孔工作。
3.5护壁混凝土的浇筑环节分析
3.5.1护壁钢筋的制作及安装
在每节桩孔开挖完成后，要在第一时间内装配护壁钢筋。首节护壁纵向钢筋的下料长度为：护壁高度+护壁高出原地面30厘米+与第二节护壁的搭接长度20厘米；以下每节护壁纵向钢筋长度为：护壁高度+与下节护壁的搭接长度20厘米。在绑扎下节护壁钢筋时，要注意与上节竖向钢筋的搭接；在装配首节护壁钢筋时，要预埋4Φ25的钢筋作为悬挂上下软梯的固定钢筋。
3.5.2护壁模板的制作及安装
护壁采取钢模板。护壁模板的设计原则是：在保证强度、钢度能够符合标准的前提下重量最轻，并易于拆卸和转移。本工程护壁模板由四块扣合组成，不设内支撑；模板安装后要确保内口最小尺寸不低于设计桩径；下节模板的顶面高于上节护壁底面50mm，且与上节护壁留有50 mm间隙，便于灌注混凝土并保证上下节护壁接触面的封闭性。模板安装结束后，挂线检查模板上下口中心与桩位中心是否保持同心，由此确保桩孔垂直度可以达到设计要求。一旦过关后，就能够开始进入护壁混凝土浇筑环节。
3.5.3护壁混凝土的浇筑
浇筑护壁砼之前，要重新采取十字线定位核查桩位中心方位的偏移位状况，确保其符合设计及规范标准，才能开始浇筑护壁混凝土。值得注意的是，首节护壁要超出孔口地面30厘米，充分地发挥其防水及定位的作用，等到首节护壁混凝土浇筑成型后，就要求把龙门桩控制点转移至护壁上，同时还要进一步量测护壁混凝土顶高程，由此计算出桩孔开挖深度，并标注在护壁混凝土上。
3.6桩芯混凝土浇筑环节分析
桩心混凝土采用泵送进行传送，泵送管至孔口，再通过安置在孔口的串筒下料到孔底，根据以下两种情况采取不同的浇筑方法：
一、当从孔底及附近孔壁渗入的地下水的上升速度较小（每分钟小于6mm）时，可认为是干桩，采用明浇法灌注桩芯混凝土。除按一般混凝土灌注有关规定办理外，还应注意以下事项：
（1）浇筑前须再次清除孔底渣土，为防止混凝土在下料时产生离析，混凝土通过料斗和串筒下料，串筒底距浇筑面不超过1m。混凝土每上升50cm，即采用插入式振捣器下至孔底人工分层振捣密实，振捣上层混凝土时，振动棒应插入下层混凝土5～10cm。
（2）孔内混凝土必须一次连续灌注完毕，不得产生施工缝。
二、当孔底深处的地下水上升速度较大时（每分钟上升速度超过6mm），应作为有水桩，采用导管法在水中灌注混凝土。灌注混凝土前，孔内的水位应灌到与孔外自然地下水位同样高度，使孔内外水压平衡。
4经验分析
作为防渗墙的混凝土灌注桩与作为桩基础的的混凝土灌注桩有所不同，为达到防渗的目的，在施工过程中要特别做好以下两方面的工作：一是要做好上下节护壁混凝土接触面的处理，护壁混凝土与桩芯混凝土一样都是防渗墙的组成部分，只有保证下节护壁混凝土接触面的封闭性，才能确保防渗墙防渗效果；二是要做好Ⅰ、Ⅱ序孔接触部位的处理，除了在Ⅱ序孔开挖时要凿除Ⅰ序孔护壁混凝土外，整个防渗墙混凝土浇筑完成后，还应对Ⅰ、Ⅱ序孔接触面进行接缝灌浆。
5结束语
综上所述，采取混凝土防渗墙作为防渗体提供大坝防渗方面的处置，能够有效地实现防渗的目标，大幅度地减少了工作周期，节约了工程造价。再加上科学选取施工时段，提供施工安全工作，可以给相类似的项目提供有益的参考价值。
参考文献
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[3]秦学东，王慧军.人工挖孔砼灌注桩施工中应注意的技术要点浅谈[J].城市建设理论研究（电子版）,2012(32)11-12.
作者简介：唐小平，男，1965年10月出生，本科学历，水电建筑工程师职称，主要从事水利水电建筑工程的施工管理，有30多年的施工管理经验。