回填士人工挖孔桩施工技术的应用实践研究

引言

随着国家电力需求的日益发展,架空线路走廊也越发紧缺,线路工程往往难以选择优良的施工地形。为适应铁塔基础施工地质多变,同时塔基桩长不断提高的大趋势,研究新型施工工法尤为重要。而本文主要研究如何通过优化施工技术方案并结合新型工器具,在山地、边坡等不利于大面积开展施工,且土质中部分或大部分为回填土的地质中,安全高效地开展人工挖孔桩基础施工。

1回填土地质影响深基孔施工的因素

在输电线路基础施工中,往往会遇到需要在回填土地质开挖基础的情况,而回填土地质具有密实度较低、土内成分复杂、石砾大小不一及土质随深度增加出现分层变化等特点,为基础施工带来了极大的不确定性。且遇到回填土地质时,为保证塔基的承载力及抗上拔性能,一般需要采用更深的桩基础以保证进入持力层的深度,而随着电压等级上升塔基桩基础深度将进一步增加,大大提高了施工难度及工程造价。

2几种施工方法在回填土地质中的应用情况

2.1大板基础

大板基础利用底板双向配筋承担由铁塔上拔、下压和水平力引起的弯矩和剪力,具有底板大、埋深浅、底板较薄、易开挖成形、混凝土用量较低等特点,在软、流塑黏性土、粉土、粉细砂及回填土等基坑不易成型的塔位应用十分广泛。但受其力学原理及施工特点的限制,一般难以在边坡、山体等地形采用,且施工过程中需要大面积开挖后再回填基础,输电线路青赔压力较大。

2.2钻孔灌注桩基础

钻孔灌注桩基础具有机械化程度高、适用土质广泛、施工过程安全、桩径大、桩长深等特点,因此是输电线路基础施工最常用的施工方式之一。但由于钻孔灌注桩需要水下浇筑混凝土,对于成桩质量管控要求高,且全过程需要连续施工,耗费工时较长,受天气影响因素较大。在回填土地质开展深基孔钻孔灌注桩施工的过程中,当遇到回填土过厚、填石过多等不稳定地质条件时,基孔侧面压强较大,容易在钻桩过程中出现泥浆渗漏导致塌孔的情况。根据现有施工工艺,一般采取对孔内回填商业混凝土、黏土、稻草等物料以达到阻隔渗漏的目的,但采取以上方法不能从根本上改变土壤环境,因此往往会出现二次甚至多次漏浆塌孔的情况,大大阻碍了施工进度,导致施工费用大幅提高。

2.3人工挖孔桩基础

人工挖孔桩基础具有施工方便、速度较快、不需要大型机械设备、施工场地占用少及适合边坡、山体地形施工等特点,被广泛应用于土质较好的基孔施工。但由于人工挖孔桩危险性较大,加上在回填土地质中土壤松散,容易出现塌孔导致人身事故等原因,在回填土地质中较少使用人工挖孔桩施工。

3在回填土地质中进行人工挖孔桩施工的技术方案

3.1主要技术难点分析

根据一贯的施工经验,在回填土或较差的土质中开展基础施工,大部分情况下不会选择采用人工挖孔桩基础施工,因为在基孔开挖的过程中难以保证孔壁的稳定性。一般的处理方式是采用每开挖约1m深度后在孔壁上浇筑混凝土护壁以达到支撑的作用,但当孔深超过一定程度以后,由于侧面压强增大,将导致混凝土护壁出现开裂甚至局部坍塌。此外,在深基孔中开展人工开挖作业,还需要对物料传递、人员上下、高空坠物、光线不足、有害气体及基孔渗水等风险因素进行全面管控。总的来说,在回填土地质中开展人工挖孔作业,是一项综合安全风险管控工作。

3.2施工技术方案介绍

根据回填土地质及人工挖孔桩基础施工的特点,研究制定了一套有针对性的施工方案,其中包含施工前准备、基坑支护及人身安全保障措施等三个方面。

3.2.1施工前准备

(1）施工前应做好场地平整,且根据基础施工面所处地形合理安排开挖排水沟,排水沟应浇筑混凝土进行硬质化处理。

(2）开挖前应做好基础周边围蔽及安全警示,并预留唯一施工出入口,供人员进出、材料和余土运输,且在每日施工完结后封闭出入口禁止任何人员进入。

(3）在每个桩基础开挖前,应在孔口位置上方搭设防雨棚,防止雨水进入孔中,且于孔口四周土面覆盖彩条布等防水、散水材料,防止地表水往孔洞内渗透。

(4）在孔口边缘采用混凝土浇筑小型基础,供装配式爬梯及物料提升通道安装固定,孔口设置专用提升装置,提升装置应做好固定措施。

3.2.2基坑支护

(1）根据现场地质情况,开挖深度达到1.2m或0.6m后立即开展护壁浇筑施工加固基孔,护壁采用高标号钢筋及混凝土,确保更可靠的安全性。

(2）当基孔开挖深度超过一定程度后(一般为15m,根据现场地质情况而定）,采取护壁增加钢护筒进行双重保护,钢护筒与护壁混凝土整体浇灌,钢护筒不拆卸,如图1所示。

(3）护壁钢筋采用弯钩扣接,坑中严禁焊接,护壁浇筑时,应对基础周围孔洞进行封堵,防止护壁浇筑过程中混凝土流失,护壁混凝土采用专用导管浇筑,且用小振捣器振捣。

（4）每段挖孔成型后,必须在当天验收并立即下置护筒或灌筑混凝土护壁,以防塌孔,且每开挖4m后,需在护壁上预埋螺栓,供装配式爬梯及物料提升通道安装固定。

(5）工器具、材料应远离开挖区域定置摆放,挖孔运到地面的土石应暂堆再距孔口边缘2m以外,堆放高度不应超过1m,并应及时运走,不得在孔口边缘直接用载重汽车运载弃土,应采用人力斗车分批运出场外集中运走。

3.2.3人身安全保障措施

(1）针对基孔开挖施工人员上下过程中的安全保护,特别设计出一种带有防坠落功能且可逐段安装、拆卸的装配式爬梯,如图2所示。爬梯每节长1m,每段挖孔成型后,施工人员可在孔内拼接加长爬梯,在人员上下过程中利用带有差速器的安全带扣于爬梯导轨上,防止人员坠落意外发生。

(2）设置有自孔顶延伸至孔底的物料提升通道,通道由钢骨架包裹彩条布等韧性较好的材料构成,孔底与孔口之间的物料传递必须在物料提升通道中进行,物料传输过程中不得进行开挖作业,物料传递应匀速升降,不得超重超速运输物料,通道正下方严禁站人。

(3）人员进入基孔前,需用鼓风机向孔内送风至少5min,并对孔内气体检测符合要求后方可下人作业。当孔深超过10m时,地面应配备向孔内送风的专用设备,风量不宜少于25L/s,孔底凿岩时尚应加大送风量。

(4）进入孔内施工的人员需携带气体检测仪,且在整个施工过程中保证气体检测仪正常工作,当监测孔内气体异常报警时,人员必须立即停止作业,返回地面。

(5）孔中应配置便携式矿灯,使用前应检查矿灯电线是否有破损、灯身是否漏油、照明亮度充足情况,确保孔中照明情况良好。

(6）孔内作业人员需两人一组,一般情况下,作业人员在孔内连续作业不能超过2h,作业人员配置对讲机,保持孔底作业人员与地面监护人员通信联系,当遇到孔内作业人员有不适感时,不得让其自己返回地面,应采用运人吊笼等方式将不适人员尽快运上地面,不可让不适人员抓住吊土石的桶或篮勉强提上地面。

(7）孔内有人作业,孔口应有专人监护。发现护壁变形、涌水、流沙以及有异味气体时,应立即停止作业,迅速将孔内作业人员撤至地面,并报告施工负责人处理,在排除隐患后方可继续施工。

(8）孔内有人作业期间,在孔口设置水平中小孔安全网,以防止杂物掉进孔内砸伤施工人员。当每日施工完成后,将安全网拆除并采用脚手板或钢板将孔口覆盖密实,防止人或杂物掉进孔内。

4结语

综上所述,本文所研究在回填土地质上采用人工挖孔方法进行深基础开挖的技术方案,采用了多种可行的安全措施,如装配式基坑爬梯、物料提升通道及混凝土护壁加钢护筒双保护等,具有机具设备简单,施工操作方便,占用施工场地小,对周围环境影响小,施工过程安全可靠,施工效率高且保证质量等特点,且普遍适用于各种回填土地质施工,推广应用前景十分宽广。