河道内杆塔基础加固施工方案

河道内杆塔基础加固施工方案1工程概况本次加固对象为某110kV架空输电线路XX线N23-N26号4基直线杆塔，全部位于XX河道主滩范围内，河道该段河床比降1.2‰，常水位标高+2.3m，5年一遇洪水位标高+4.1m，50年一遇历史最高洪水位+4.7m，汛期最大流速2.1m/s。工程区域地质从上至下依次为：0~4.0m为松散粉砂层，4.0~10.5m为不透水粉质黏土层，10.5m以下为中粗砂层，地基承载力特征值fak=220kPa。原杆塔设计为φ1.8m人工挖孔灌注桩基础，单桩埋深12m，桩顶标高+1.8m，承台尺寸4m×4m×1.5m，原设计混凝土强度等级C30，基础设计控制荷载为轴向压力1200kN，弯矩280kN·m，设计允许倾斜率0.5%。经2023年汛期后第三方检测，4基杆塔均存在不同程度的安全缺陷：①河道冲刷导致基础周边形成深度1.8~3.2m的冲刷坑，桩身外露1.1~2.1m，原基础侧向约束不足；②桩身混凝土回弹强度平均值为26~29MPa，低于设计值，桩身表面存在2~5处蜂窝麻面缺陷，钢筋外露锈蚀率最大12.3%；③杆塔倾斜率为0.62%~0.81%，超出规范允许值；④桩底沉渣厚度检测值为8~14cm，超出原设计不大于5cm的控制要求。为消除线路安全隐患，保障汛期河道行洪与线路安全运行，实施本次基础加固工程。2编制依据（1）《110kV～750kV架空输电线路施工及验收规范》GB50233-2014（2）《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008（3）《水利水电工程水下施工规范》SL379-2007（4）《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB50202-2018（5）《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013（6）本工程原杆塔基础设计图纸、第三方检测报告、河道水文地质勘察资料（7）水利、航道、电力主管部门对本工程施工的批复文件3加固方案选型结合本工程水文地质条件、缺陷类型、施工成本与质量可控性要求，排除全水下潜水作业加固、静压桩加固等方案，最终采用“拉森钢板桩围堰挡水干施工+原桩身缺陷修补注浆补强+周边高压旋喷桩防渗围幕固结+扩大承台+抛石护脚+C30混凝土防冲护坦”的综合加固方案，该方案的适用性如下：（1）枯水期采用钢板桩围堰实现干施工，避免水下作业的质量不可控风险，施工成本比全潜水作业降低约35%；（2）旋喷桩围幕可固结原基础周边松散砂层，阻断水流渗流通道，避免再次冲刷掏刷基础；（3）扩大承台增加基础受力面积，提高基础抗滑抗倾覆能力，满足设计荷载要求；（4）抛石护脚加防冲护坦从源头解决河道冲刷问题，提升加固后基础长期稳定性。4施工准备4.1技术准备（1）组织技术人员复核原桩位坐标、标高，对照检测报告逐基核查缺陷情况，完成技术交底，全员交底覆盖率100%；（2）提前15d对接水文、气象部门，获取施工期水文预报与天气预报，选择枯水期（月平均水位不高于+2.5m）组织施工，严禁汛期高水位时段作业；（3）安排专业潜水班组提前水下探摸，逐基测量冲刷坑的尺寸、位置，排查基础周边障碍物与地下管线，形成探摸记录，明确各基础施工参数调整依据；（4）按规范完成配合比设计，C30抗渗混凝土配合比、注浆水泥浆配合比提前试配合格。4.2人员准备配置项目管理班子：项目负责人1名、技术负责人1名、安全负责人1名、专职质量员1名；作业班组分为：围堰施工班8人、桩基注浆班6人、混凝土作业班6人、潜水作业班2组（每组配潜水员1名、信号员1名、安全员1名）、航道监护班2人，所有特种作业人员均持证上岗，潜水员持有效潜水作业资格证，桩机、电工、焊工均持住建部门核发的特种作业操作证。4.3材料准备所有材料进场前按规范要求取样复试，合格后方可使用：（1）拉森钢板桩采用SP-IV型，规格为400mm×125mm，壁厚10.5mm，每延米重量76.1kg，截面模量2000cm³/m，抗弯强度设计值205MPa，变形量超过L/500的钢板桩不得使用；（2）水泥采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，要求安定性合格，3d抗压强度不低于20MPa，28d抗压强度不低于42.5MPa；（3）钢筋采用HRB400E级钢筋，屈服强度不低于400MPa，抗拉强度不低于540MPa，伸长率不低于16%；（4）抛石采用新鲜坚硬花岗岩，粒径30~50cm，饱和抗压强度不低于30MPa，含泥量不大于5%，风化、软质石料不得使用；（5）混凝土设计强度等级C30，抗渗等级P8，要求坍落度120±20mm，入模温度控制在5~30℃。4.4设备与现场准备（1）配置主要施工设备：振动打桩机1台、高压旋喷桩机1台、高压注浆泵2台、全站仪1台、测斜仪1台、潜水装备2套、1m³挖掘机1台、自卸汽车3辆、200kW备用发电机1台、混凝土泵送车1台、抽水潜水泵4台，所有设备进场前检修调试合格；（2）提前向水利、航道部门申请施工许可，按要求发布航行通告，在施工区域上下游500m位置设置警示航标，夜间设置航标警示红灯，亮度满足通航要求；（3）沿河滩修建宽度4m的施工便道，平整1000㎡临时材料堆放场与设备停放场，设置2个容积200m³的泥浆沉淀池，做防渗处理，防止泥浆污染河道。5主要施工工艺及技术要求5.1钢板桩围堰施工（1）放线定位：以原承台中心为基准，每边外放2m放出围堰边线，单个基础围堰尺寸为8m×10m，满足施工作业空间要求；（2）打桩顺序：从上游位置开始，沿围堰两侧对称向下游打设，避免淤泥挤向围堰内侧，打设采用振动打桩机沉桩，要求钢板桩锁口对齐，嵌缝用黄油棉絮填充，锁口间隙不大于2cm；（3）沉桩控制：钢板桩设计长度9m，桩底标高控制为-6.0m，进入不透水粉质黏土层不小于2m，桩身倾斜率偏差不大于1%，轴线偏差不大于5cm；（4）围檩加固：钢板桩全部打设完成后，在围堰内侧1.5m标高位置设置一道整体围檩，围檩采用2根[40b槽钢拼装，围堰四个角部设置45°斜撑加固，斜撑采用I25a工字钢；（5）抽水清基：分层抽水，每次抽水深度不超过2m，抽水过程中监测围堰变形，单日变形超过10cm立即停止抽水，加固围檩后再继续抽水，抽水完成后，清理基坑内淤泥、松散杂物，完整露出原桩身与承台，测量原桩身倾斜率，做好原始记录。5.2原基础缺陷处理与桩底注浆补强（1）表面缺陷处理：凿除桩身、承台表面松散混凝土，用钢丝刷清除钢筋表面锈迹，涂刷环氧防锈漆，对于深度大于5cm的缺陷，采用C35微膨胀水泥砂浆分层补平，表面抹平压光；（2）桩底注浆补强：在桩身对称钻2个φ110mm的注浆孔，钻孔深度超过桩底设计标高50cm，清孔后安装注浆管，注浆采用P.O42.5水泥浆，水灰比按先稀后浓控制，起始水灰比1:1，终注水灰比0.5:1，注浆压力控制在0.5~1.0MPa，当吸浆量小于1L/min并稳定10min后，即可终止注浆，注浆完成后用C30微膨胀混凝土封孔。单桩注浆水泥用量不小于1.5t，实际注浆量偏差控制在±5%以内。5.3高压旋喷桩防渗围幕施工（1）布桩：沿原承台外侧布置一圈高压旋喷桩，桩径φ600mm，桩间距400mm，相邻桩搭接长度200mm，桩长从原承台顶面标高+1.8m往下延伸至原桩底以下2m，即总桩长14m，形成封闭的防渗固结围幕；（2）施工参数：高压水泥浆压力控制在25~30MPa，气流压力0.6~0.8MPa，喷嘴旋转速度18~22r/min，提升速度15~20cm/min，单桩水泥用量不小于250kg/m，水灰比0.8:1；（3）施工控制：采用跳孔施工法，间隔1孔施工，避免串浆，桩位偏差不大于5cm，桩身垂直度偏差不大于1%，施工完成后28d进行围幕抗渗检测，要求围幕渗透系数不大于1×10^-6cm/s，满足防渗要求。5.4扩大承台施工（1）界面处理：将原承台侧面混凝土全部凿毛，凿毛深度1~2cm，清除表面浮渣，用水冲洗干净；（2）钢筋植筋：按间距30cm梅花形布置植入φ20HRB400钢筋，植入深度为35d=70cm，外露长度145cm，与新增承台钢筋绑扎连接，新增承台钢筋配置为：竖向φ16@20cm，水平φ20@20cm；（3）立模浇筑：模板采用15mm厚钢模板，支撑牢固，加固后承台尺寸为6m×6m×2m，比原承台每边扩大1m，高度增加0.5m，分层浇筑C30P8抗渗混凝土，每层浇筑厚度不超过50cm，采用插入式振捣器振捣密实，避免漏振过振，浇筑完成后收浆压光，洒水养护不少于7d；（4）强度检测：养护到28d后检测混凝土强度，要求达到设计强度的100%后方可进行后续工序。5.5基坑回填与钢板桩拆除（1）基坑回填：扩大承台强度达标后，采用级配碎石分层回填，每层虚铺厚度30cm，蛙式打夯机夯实，压实度不小于93%，回填至冲刷前原河床标高；（2）钢板桩拔除：拔除顺序从下游开始向上游逐根拔除，拔桩过程中采取措施避免带动周边回填土体，拔桩后留下的桩孔采用水泥浆回填密实，防止形成空洞诱发冲刷。5.6护脚与防冲护坦施工（1）抛石护脚：在加固基础周边冲刷坑范围抛填块石，抛填范围从承台边缘向外延伸10m，抛填厚度不小于1.5m，边坡坡度控制为1:2.5，块石抛填采用挖掘机配合人工抛填，逐段测量厚度，平整度偏差不大于10cm；（2）混凝土防冲护坦：抛石护脸平整后，铺设10cm厚碎石垫层，浇筑30cm厚C30P8混凝土防冲护坦，护坦范围比抛石护脚每边外扩2m，护坦顶面设置10cm×10cm的防滑楞，间距1m，护坦外边缘设置深度1m的齿墙，嵌入河床，阻断水流掏刷通道，有效提升防冲能力。6质量控制标准6.1原材料质量控制所有进场材料必须具备质量合格证明文件，按规范要求批量取样复试，不合格材料清退出场，严禁使用：水泥每200t为一批，复试强度、安定性；钢筋每60t为一批，复试屈服强度、抗拉强度、伸长率；块石每100m³抽样检测强度，不合格不得使用；钢板桩逐根检查变形，不合格不得使用。6.2各工序允许偏差控制（1）钢板桩围堰：轴线偏差≤5cm，桩身倾斜率≤1%，锁口间隙≤2cm，围堰渗水量≤10m³/d；（2）高压旋喷桩：桩位偏差≤5cm，垂直度偏差≤1%，桩径偏差不小于设计值，搭接长度≥15cm，单桩水泥用量偏差≤±5%；（3）注浆补强：注浆压力偏差≤±0.1MPa，单桩水泥用量偏差≤±5%；（4）扩大承台：尺寸偏差≤±2cm，顶面标高偏差≤±1cm，加固后杆塔整体倾斜率≤0.3%（满足规范≤0.5%的要求）；（5）抛石护脚：厚度偏差≤±10cm，坡度偏差≤±5%；（6）防冲护坦：厚度偏差≥-5mm，顶面标高偏差≤±2cm。6.3过程验收控制严格执行三检制，每道工序完成后，班组自检合格，项目部质量员复检合格，报监理单位验收合格后方可进入下一道工序施工；施工过程中每天监测围堰变形与水位变化，在围堰四个角布置监测点，每天上午、下午各监测一次，变形超过10cm启动预警，立即采取加固措施；加固完成后，逐基进行杆塔倾斜率、基础沉降检测，做静载试验验证，要求基础沉降量≤2mm/24h，满足设计承载要求。7安全管理7.1专项作业安全控制（1）潜水作业：潜水作业水深不超过10m，单次水下作业时间不超过2h，水面必须安排专人监护，通讯保持24h畅通，当河道流速大于1.5m/s、风力大于6级时，严禁潜水作业；水下作业电压不超过12V，严禁带电作业；（2）围堰施工：打桩机作业前必须调平机身，支腿固定牢固，防止倾覆，吊装钢板桩时信号统一，严禁下方站人；（3）用电安全：严格执行三级配电两级保护，总配电箱、开关箱设置漏电保护器，接地电阻不大于4Ω，雨天作业对设备做好绝缘防护。7.2通航与防汛安全（1）通航安全：施工区域警示航标24h正常工作，安排专人24h航道值班，严禁无关船只进入施工区域，每日和航道部门沟通通航动态，及时处置突发通航事件；（2）防汛安全：提前储备防汛物资，共储备编织袋5000条、砂石料200m³、救生衣40件、潜水泵2台、救生艇1艘，安排专人每日关注水位预警，当水位预报超过+3.0m时，提前撤离所有人员设备至安全区域，避免人员财产损失。8环境保护与文明施工（1）水污染防控：施工产生的泥浆、淤泥全部排入防渗沉淀池，沉淀后干渣转运到当地水利部门指定的渣场，严禁直接排入河道，废水泥浆严禁随意排放；（2）固体废弃物处置：所有包装材料、建筑垃圾全部分类收集，转运上岸后按要求处置，严禁丢弃在河道或河滩；（3）生态保护：施工范围严格控制在审批的作业区内，严禁破坏河滩原生植被，施工完成后平整临时场地，撒播草籽恢复植被，防止水土流失；（4）文明施工：材料堆放整齐，设置标识牌明确材料规格、检验状态，施工噪音控制在国家标准以内，夜间（22:00~次日6:00）严禁施工，避免扰民。9应急保障9.1应急组织机构成立应急领导小组，由项目负责人任组长，技术负责人、安全负责人任副组长，所有班组负责人为成员，24h开机待命，明确应急处置职责，突发情况15min内响应。9.2常见风险处置（1）超标洪水：接到洪水预警后，立即停止施工，撤离所有人员设备至安全区域，若围堰发生溃堰，优先保障人员安全，洪水退后重新清理基坑，恢复施工；（2）人员溺水与潜水事故：配备齐全救生设备，发现人员溺水立即打捞，现场开展心肺复苏，第一时间拨打120送医；潜水员发生水下抽筋、设备故障，立即启动信号绳，水面