何 潘

(昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

昭通某水電鋁項目鑄造深井液壓油缸成孔，采用沖擊鉆孔與鋼護筒相結(jié)合，土石方開挖采用水磨鉆鉆孔劈裂施工技術(shù)替代傳統(tǒng)爆破技術(shù)，支護結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土護壁，成功解決了在鑄造車間內(nèi)施工受限制的問題，并在保證進度、安全、質(zhì)量的前提下圓滿完成施工任務(wù)。

1 工程概況

昭通某水電鋁項目是國務(wù)院支持魯?shù)榈卣馂?zāi)后恢復(fù)重建的一個重點扶持項目，需要保證投產(chǎn)完成生產(chǎn)營收。

項目鑄造車間為鋼排架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)、鋼柱屋架及鑄造深井范圍外地坪均已施工完畢，鑄造深井位于鑄造車間內(nèi)，液壓深井基礎(chǔ)深31.06 m，0.8～-16.78 m范圍內(nèi)為7 410 mm×3 820 mm的方井，-16.78～31.06 m段為直徑1.94 m的液壓油缸；主鑄井底板封頂標高為-15.38 m，底板厚為1 400 mm，副鑄井底板封頂標高為-15.38 m，底板厚為1 400 mm，鑄造井內(nèi)部設(shè)置部分鋼筋混凝土隔墻。鑄造井下部為直徑液壓油缸，液壓油缸內(nèi)徑1 140 mm，壁厚400 mm，底標高為-31.06 m。液壓深井鑄造基礎(chǔ)位置平面圖見圖1。

圖1 液壓深井鑄造基礎(chǔ)位置平面圖Fig.1 Foundation locations of deep hydraulic well casting

場地地質(zhì)條件相對較好，主要為中風化泥質(zhì)白云巖和中風化砂質(zhì)巖，廠房D軸線獨立杯基埋深淺且離深井邊較近，采用爆破對廠房結(jié)構(gòu)振動大且爆破手續(xù)難辦理；深井開挖面積小、深度深，機械難以開挖，無法發(fā)揮大型機械設(shè)備作業(yè)的優(yōu)勢。

鑄造深井副井-16.78～31.06 m液壓油缸井直徑1 914 mm，采用人孔挖孔成孔施工速度慢，安全風險較大，需要采取安全、經(jīng)濟可靠的成孔方式進行組織施工。

鑄造深井施工時鑄造車間廠房內(nèi)已經(jīng)有2臺設(shè)備投產(chǎn)生產(chǎn)鋁錠，為了不影響廠房內(nèi)的生產(chǎn)，必須控制好施工過程的噪聲及揚塵。

2 施工特點

采用沖擊鉆孔與鋼護筒結(jié)合的成孔方式替代人工挖孔成孔、旋挖鉆孔，可在狹窄場地實施，并能保證施工安全。

石方采用水磨鉆鉆孔劈裂技術(shù)，能避免傳統(tǒng)爆破開挖所產(chǎn)生的震動、沖擊波、和揚塵，有效的保護臨近建筑。

鋼筋混凝土護壁與土石方開挖同步施工，能有效解決狹窄空間內(nèi)不能進行地下連續(xù)墻、支護樁施工的難題。

3 適用范圍

適用于施工場地受限，無法使用大型機械、爆破技術(shù)的深基坑施工。

4 工藝原理

4.1 沖擊鉆孔與鋼護筒結(jié)合的成孔方式

液壓油缸采用沖擊鉆孔方式成孔，成孔2.2 m，深度為0.5～-33.16 m。-16.78～-32.78 m成孔段安裝16.0 m×φ2 000 mm×14 mm外鋼護筒，鋼護筒底部澆筑1.5 m深C35水下混凝土進行底部封底，外護筒頂部采用20 mm厚鋼蓋板并用50角鋼縱橫向各3道設(shè)置加勁肋制作封蓋，然后對上部負空段土方回填至自然地面標高，后進行豎井土石方開挖。。

4.2 水磨鉆鉆孔劈裂技術(shù)

水磨鉆筒外徑為16 cm，內(nèi)徑為14 cm，壁厚度為1 cm，高度為62 cm，1個循環(huán)可鉆60 cm，施工時采用水磨鉆機在基坑周邊開挖線鉆孔取芯，形成一外周臨空面，使基坑周圍形成空心槽，然后對剩余的中心部分進行分塊。分塊采用液壓劈裂分裂，在中心巖石上按600 mm×600 mm間距用水磨鉆鉆出劈裂孔，然后插入劈裂棒，在孔內(nèi)產(chǎn)生向臨空面方向的推力，當擠壓力大于極限抗拉力和極限抗剪力之和時，巖石被拉裂并從底部發(fā)生剪切破裂，然后取出分裂的巖石。依次按照分層取芯、劈裂、取巖塊的循環(huán)工序作業(yè)，最終達到開挖基底標高。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 工藝流程

工藝流程圖見圖2。

圖2 工藝流程圖Fig.2 The flowsheet

5.2 操作要點

5.2.1 液壓油缸成孔

液壓油缸采用沖擊鉆孔方式成孔，成孔2.2 m，鉆孔深度0.500～-33.650 m，沖孔至設(shè)計標高后，停鉆后開始調(diào)整孔內(nèi)的泥漿指標，及時吊裝油缸外護筒以及澆筑混凝土。

安裝外護筒：為防止抽取泥漿導(dǎo)致鑄造車間基礎(chǔ)下沉和樁孔塌孔，沖孔完成后保留泥漿，后制作1個16.5 m×φ2 000 mm×14 mm鋼護筒埋入地下油缸段成孔位置，鋼護筒重11.39 t，吊裝采用2臺25 t汽車吊進行吊裝，后整體開挖深井基礎(chǔ)。

水下混凝土澆筑：鋼護筒安裝完畢后進行水下混凝土澆筑，澆筑高度為1.5 m，主要用于鋼護筒封底。

鋼護筒上部蓋板吊裝：泥漿抽出后進行鋼護筒上部鋼蓋板的吊裝，鋼蓋板用20 mm鋼板加工成直徑2 100 mm，并用50角鋼縱橫向各3道。

上部負空段土方回填：鋼蓋板吊裝完成，上部負空段先回填1 m深粘性土或粒徑小的土，然后才可以回填大粒徑的土石方回填至0.5 m。

5.2.2 豎井土石方開挖

豎井石方開挖順序：測量放線確定圍擋安裝位置及基坑開挖邊線→0.50～-3.10 m段挖掘機放坡破碎開挖→-3.10～-4.10 m段水磨鉆劈裂開挖→鎖口及-3.10～-4.10 m護壁施工→-4.1～-16.88 m石方開挖及護壁施工。

水磨鉆施工工藝：水磨鉆筒外徑為16 cm，內(nèi)徑為14 cm，壁厚度為1 cm，高度為62 cm，一個循環(huán)可鉆60 cm，施工時采用水磨鉆機在基坑周邊開挖線鉆孔取芯，形成一外周臨空面，使基坑周圍形成空心槽，然后對剩余的中心部分進行分塊。分塊采用液壓劈裂分裂，在中心巖石上按600 mm×600 mm間距用水磨鉆鉆出劈裂孔，然后插入劈裂棒，在孔內(nèi)產(chǎn)生向臨空面方向的推力，當擠壓力>極限抗拉力和極限抗剪力之和時，巖石被拉裂并從底部發(fā)生剪切破裂，然后取出分裂的巖石。依次按照分層取芯、劈裂、取巖塊的循環(huán)工序作業(yè)，最終達到開挖基底標高。

除渣：在1、4號深井靠近C軸線護壁外側(cè)中部搭設(shè)拔桿吊操作平臺，在2、3號深井靠近C軸線護壁外側(cè)兩端距離長度的1/4處分別搭設(shè)一個拔桿吊操作平臺。深井開挖一次單循環(huán)施工作用后，將水鉆鉆出的巖芯進行依次出渣，出渣從深井的一側(cè)進行，開挖出的石方等棄渣裝入吊桶，吊桶采用5 mm厚鋼板制作，用電動卷揚機提升至地面臨時存渣場，每天下班后再采用挖掘機裝車運輸至現(xiàn)場的棄渣點。

局部垂直度局部達不到要求時，需要人工采用風鎬進行立面鑿除修直。

5.2.3 護壁施工

深井現(xiàn)澆鋼筋砼護壁采用C30砼，護壁厚度為300 mm，護壁水平縱向受力鋼筋為雙層18@200，豎向鋼筋為雙層18@200，頂部設(shè)置300×800暗梁鎖口，拉筋為φ6@200，梅花形布置，2#、3#鑄井同時施工。護壁每節(jié)高度2 m。

模板使用15 mm后膠合板支設(shè)單邊模，內(nèi)龍骨間距200 mm，內(nèi)龍骨采用50 mm×100 mm木方，外龍骨采用雙鋼管48 mm×3.0 mm，模板支撐底部以上200 mm處開始每隔400 mm設(shè)置1道鋼管對撐加固，2個橫向的護壁模板采取斜撐加固?；炷敛捎蒙唐坊炷?，運輸至現(xiàn)場后放料至混凝土料斗內(nèi)，然后采用汽車吊將料斗吊至澆筑位置采用自制溜槽進行放料澆筑，插入式振搗棒搗固。砼強度達到2.5 Mpa時拆除側(cè)模。

6 材料與設(shè)備

6.1 根據(jù)桁架吊裝單元的重量，選擇合適的吊車和吊點進行吊升

其中考慮吊車的使用經(jīng)濟和方便，考慮在內(nèi)場使用260 t履帶吊進行主桁架的安裝。

6.2 主要施工機械

主要施工機械設(shè)備見表1。

表1 機械設(shè)備表Tab.1 List of equipment

6.3 主要材料

主要材料見表2。

表2 材料表Tab.2 List of materials

7 質(zhì)量控制

7.1 采用的規(guī)范標準

(1)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》GB 50497—

2009；

(2)《建筑深基坑工程施工安全技術(shù)規(guī)范》JGJ 311—2013；

(3)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50202—2018。

7.2 設(shè)置基礎(chǔ)開挖臨時控制點

基礎(chǔ)開挖前跟據(jù)軸線控制點設(shè)置基礎(chǔ)開挖臨時控制點，隨時檢查基坑平面位置、水平標高及坡度。每層開挖后根據(jù)臨時控制點重新放線，確保開挖尺寸誤差達到相關(guān)規(guī)范要求。

7.3 護壁混凝土工程質(zhì)量要求

(1)內(nèi)實外光，無蜂窩、空洞、露筋脹模等質(zhì)量通病，強度達到設(shè)計要求；

(2)實測合格率控制在98 %以內(nèi)。

8 安全措施

8.1 執(zhí)行標準

(1)《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)程》JGJ80；

(2)《建筑施工安全檢查標準》JGJ59；

(3)《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》JGJ46；

(4)《建筑機械使用安全技術(shù)規(guī)程》JGJ33；

(5)《建筑施工土石方工程安全技術(shù)規(guī)范》

JGJ180；

(6)《建筑施工安全技術(shù)統(tǒng)一規(guī)范》GB50870；

(7)《建設(shè)工程施工現(xiàn)場消防安全技術(shù)規(guī)范》

GB50720；

(8)《建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范》

JGJ276。

8.2 其他需要注意的安全事項

(1)井內(nèi)操作工人上下使用軟爬梯以及防墜器，軟爬梯和防墜器分別固定在鎖口位置埋設(shè)的錨環(huán)上。

(2)出渣吊桶吊運過程中下部人員退至邊角處并時刻關(guān)注吊運過程，以防石渣掉落傷人，桶內(nèi)石渣高度不能超過桶口。

(3)每天上班前檢查卷揚機、鋼絲繩，定期對卷揚機、鋼絲繩進行維護保養(yǎng)，如發(fā)現(xiàn)鋼絲繩有斷絲情況要及時更新。

(4)挖井至4 m以下時，需用可燃氣體測定儀，檢查孔內(nèi)作業(yè)面是否有有毒氣體，若發(fā)現(xiàn)有有毒氣體應(yīng)妥善處理后方可作業(yè)。

9 文明施工及環(huán)保措施

(1)加強對施工平面圖實施管理，嚴格按照施工平面圖進行現(xiàn)場臨設(shè)工程建設(shè)和施工機具布置，保持場容場貌的整潔。

(2)現(xiàn)場設(shè)置標志牌，并做好保護工作，現(xiàn)場施工管理人員必須佩戴證明身份的證卡。

(3)現(xiàn)場采取有效措施防止環(huán)境污染，現(xiàn)場施工垃圾及時清理出場，現(xiàn)場內(nèi)禁止焚燒有機物質(zhì)。

(4)嚴格按照施工程序和施工順序安排作業(yè)，在施工中加強對施工進度、質(zhì)量控制、項目成本、勞動力使用、原材料和半成品使用、施工機具使用等方面的計劃管理，及時調(diào)整各生產(chǎn)要素的投入和調(diào)出，減少資源浪費。

10 效益分析

(1)該工法的應(yīng)用，可在不影響主體結(jié)構(gòu)安全和工業(yè)生產(chǎn)的前提下進行施工，不受施工現(xiàn)場及周圍環(huán)境的影響，突破了傳統(tǒng)施工工藝及工序，最大限度的實現(xiàn)了施工與生產(chǎn)互不影響。

(2)采用水磨鉆鉆孔劈裂施工，減少了土石方開挖與回填的工程量，加快施工進度，節(jié)約了人力、材料、設(shè)備的投入量。

(3)液壓油缸成孔采用沖擊鉆孔與鋼護筒相結(jié)合，解決了大型鉆孔機械不能進入室內(nèi)施工的問題，并且與人工挖孔樁相比，縮短了施工時間，降低了安全風險。

(4)鑄造深井作為鑄造車間提產(chǎn)升級的項目，能在不影響主體結(jié)構(gòu)安全和工業(yè)生產(chǎn)的前提下進行施工，不受施工現(xiàn)場及周圍環(huán)境的影響，突破了傳統(tǒng)施工工藝及工序，最大限度地實現(xiàn)了施工與生產(chǎn)互不影響；采用水磨鉆鉆孔劈裂施工，減少了土石方開挖與回填的工程量，加快施工進度，節(jié)約了人力、材料、設(shè)備的投入量，同時施工場地得到充分利用，提高了土地的利用率。充分將綠色施工理念貫徹于整個施工過程，符合綠色施工的發(fā)展要求。

11 結(jié) 語

通過對整個項目深基坑工程的技術(shù)策劃，以及BIM技術(shù)對施工的指導(dǎo)，保證了整個施工工程安全可靠。為今后類似工程的施工積累了寶貴的工程施工經(jīng)驗。在實現(xiàn)工程順利進行的同時，達到了確保工程質(zhì)量安全、提高施工效率、促進施工速度、節(jié)約經(jīng)濟及綠色施工的效果。