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一、工程概况
马山县六朝水库位于合群乡新汉村与古零镇新扬村交界处，距马山县城西南17km。水库建于1971年，1973年竣工，原设计水库集雨面积8.3km2，总库容1053万m3，有效库容544万m3。六朝水库枢纽除险加固工程主要建设内容：大坝加固及观测设施、溢洪道加固（包括跨溢洪道桥）、修建上坝防汛抢险公路、新建放水隧洞（包括放水塔、引水隧洞）、新建連通隧洞、新建小库土坝、六亚引洪工程修复（拦水坝、农用桥、引洪洞加固衬砌）等。其中：工程设计将水库死水位降低9m，即将死水位从247.56m降至238.56m，使水库有效库容从544万m3增至890万m3；通过新建643.33m连通隧洞实现六朝水库降低死水位9m后与新建小库连通，充分发挥工程效益。2004年7月六朝水库枢纽除险加固工程完工验收时，连通隧洞进口段（靠近六朝水库）18m由于掘洞时地层透水严重，而且在水库中修建约高12m施工围堰费用太大，自筹资金不到位无法施工，被作为遗留问题，由业主待技术、资金等条件成熟后，采取有效措施处理。2009年11月下旬，马山县人民政府决定掘通连通隧洞进口段（靠近六朝水库）18m实现六朝水库降低死水位9m后与新建小库连通，净增有效库容346万m3，满足马山县城供水需求。
二、设计方案比较
1、围堰：为避免连通隧洞进口段施工严重透水问题，确保掘洞作业在无水条件下顺利进行，在连通隧洞进水口前修筑围堰。经测量，需建围堰长度70m，最大堰高度12.5m。由于围堰较高，选择草土围堰和土石围堰方案时，从围堰稳定性及能满足快速机械化施工要求、工期相对较短等方面考虑，决定采用土石围堰。土石围堰设计堰顶宽2.5m，堰顶高程248.50m；围堰背水坡比1:1.5，迎水坡比1:2.0，采用粘土斜墙防渗，估算土石工程量为16700 m3，加上围堰拆除和基坑抽排水，围堰方案估算总投资90万元（含18m隧洞开挖衬砌）。
2．人工挖孔桩：在连通隧洞轴线上开挖平台，在平台上人工开挖若干个孔桩，孔桩之间相互连接形成露天沟槽，沟槽与原隧洞已经挖通的衬护段相通；沟槽两侧用砼护壁，两侧砼护壁间用现浇钢筋砼顶杆或砼挡墙支撑；然后吊装砼预制管至沟槽底部，定位后在砼预制管周边现浇砼固结即可完成隧洞连通；沟槽内回填土方，按设计要求恢复坡面，最后利用挖掘机清除最未端孔桩（近水库）挡墙后土方，并逐层（每层1m）挖除砼挡墙进行排水，排水可根据水库用水情况不定期进行。经估算，本工程人工挖孔桩开挖总深60m,需用砼200多m3，加上孔桩内抽排水，人工挖孔桩方案估算总投资45万元（含15m砼预制管吊装固结）。
经方案比较，采用土石围堰可以确保掘洞作业在无水条件下进行，但该方案水下施工围堰防渗难度高，基坑抽水量和堰体工程量大，工期较长，投资大。人工挖孔桩方案具有机具设备简单，施工操作方便，占用施工场地小，对周围建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，缩短工期，造价低等优点。因此人工挖孔桩方案是本工程设计方案首选。
三、孔桩设计
1、在连通隧洞闸阀井工作平台边竖直开挖山坡至高程257.30m处形成1.5m宽平台,从平台处按1:0.5坡度进行大方量削降坡开挖，在削降坡至248.00m高程处开挖成一个长×宽=18.5×5m的平台（如图）。
2、在平台连通隧洞轴线上人工开挖6个孔桩，即1#孔桩～6#孔桩，其中6#孔桩为喇叭形，喇叭形进水口长边3.8 m，作为进水侧；孔桩内空3m，孔桩之间相互连接形成露天沟槽，槽底高程为238.10m，沟槽与原隧洞已经挖通的衬护段相通,孔桩之间采用弧线型连接，弧线弦长2.7m，矢高0.5m，弧线半径2.065m；沟槽两侧用弧线型砼护壁，护壁厚度30cm,两侧砼护壁间用现浇钢筋砼顶杆或砼挡墙支撑,1#桩靠检修闸一侧、6#桩两端均为砼挡墙，墙厚0.3m，宽2m，其余为钢筋砼顶杆，杆断面B×H=0.3×0.3m，长2m（如图）。
3、孔桩施工完成后，在桩底（沟槽底）现浇砼垫层0.3m，然后吊装D=1500mm砼预制管至沟槽底部，砼预制管每根长1m共15m，定位后在砼预制管周边现浇砼固结，砼厚度为管顶往上0.4m，该工序完成后即可实现隧洞连通（如图）。
4、孔桩（沟槽）内空余处回填土方，按设计要求恢复坡面，然后利用挖掘机清除6#孔桩近水挡墙后面土方，并逐层（每层1m）挖除砼挡墙进行排水，排水可根据水库用水情况不定期进行（如图）。
四、孔桩施工
1、施工机具
①卷扬机和提土桶,用于材料和弃土的垂直运输以及供施工人员上下工作使用;②护壁钢模板;③潜水泵;④鼓风机、空压机和送风管;⑤镐、锹、风镐、潜孔钻;⑥插捣护壁砼工具;⑦应急软爬梯;⑧照明灯、对讲机、电铃等。
2、测量放线
开始挖孔前，用施工前复测的基线或轴线控制桩，采用十字交叉法准确定出每一孔桩位置，在桩外不易损坏处设置龙门桩，用于恢复中心点、控制孔中心。
3、开挖土石方
采取分段开挖,每段高度决定于土石壁直立状态的能力, 以0.8～1.0m为一施工段；开挖面积的范围为设计桩径加护壁厚度；挖土由人工从上到下逐段进行, 同一段内挖土次序先中间后周边；孔内遇到岩层时，用风镐凿岩至设计深度；极硬岩时，须进行针对性爆破设计。
4、孔桩内排水
如孔桩内水库渗水不大时，随挖随将泥水用吊桶运出；渗水量较大时，吊桶满足不了排水，可进行单桩桩内抽水，先在孔底一侧挖集水坑,用适当扬程潜水泵将水排出；如渗水很大时，可采用多孔桩同时抽水的方法解决。
5、支设护壁模板:
模板高度取决于开挖土石方施工段的高度,一般为1m。模板位置由护壁中心线控制,护壁的中心线与设计轴线的偏差不得大于20mm； 每节以十字线对中、吊大线锤控制中心点位置,由基准点测量孔深。上下节模板护壁搭接长度不得小于50mm。
6、浇筑护壁砼
每挖深1m做一道混凝土护壁，第一道护壁要做成沿口圈，沿口宽度要大于护壁外圈30厘米，高出地面10厘米以上，便于挡水和定位；孔内护壁混凝土要满足强度要求，孔底末端护壁要有可靠的防滑壁措施；护壁砼达到一定强度后(常温下24h)便可拆模,再开挖下一段土石方,然后继续支模灌注混凝土,如此循环,直到挖至设计要求的深度；发现护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强以防造成事故。
7、施工安全措施
⑴挖孔桩作业人员作业时佩戴安全带并拴上自孔口而下的专用保险绳，孔口绳头系铃报警，出现意外情况可及时撤回到地面进行抢救，避免意外事故发生。
⑵挖出的土石方必须及时运走，井孔口周边1m范围内，禁止堆放土石方，且堆土高度不应大于0.8m。
⑶井孔周边必须设置安全防护围栏，高度不低于1.2m，围栏须采用钢筋牢固焊制，非工作人员禁止入内。
⑷井孔内必须设置应急时使用的安全绳和软爬梯。
⑸当孔深大于5m以上时，应向孔下通风，加强空气对流；人员轮换作业时，孔桩上人员密切注意观察桩孔下人员情况，预防安全事故发生。
⑹孔桩内实施爆破时，严格按照设计控制药量，及布眼；井下全部人员必须从井孔内撤离，划定安全距离,设置警戒哨,闪电雷鸣时禁止装药、接线,施工操作时严格按安全操作规程办事,爆破后向孔内强制输送清洁空气,排除有害气体,待有害气体排完后方可下井。
五、结束语
通过本工程的施工，笔者认为人工挖孔桩解决水库降低死水位进行连通隧洞施工时的优点是显而易见的。人工挖孔桩不仅在良好的地质条件可以广泛应用，而且随着施工技术的改进，在有地下水、流砂层和淤泥质土质中也得到了发展和应用。我们在做孔桩设计时，一定要重视地质勘探资料，根据实际情况采用恰当方式进行设计、施工。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
马山县六朝水库位于合群乡新汉村与古零镇新扬村交界处，距马山县城西南17km。水库建于1971年，1973年竣工，原设计水库集雨面积8.3km2，总库容1053万m3，有效库容544万m3。六朝水库枢纽除险加固工程主要建设内容：大坝加固及观测设施、溢洪道加固（包括跨溢洪道桥）、修建上坝防汛抢险公路、新建放水隧洞（包括放水塔、引水隧洞）、新建連通隧洞、新建小库土坝、六亚引洪工程修复（拦水坝、农用桥、引洪洞加固衬砌）等。其中：工程设计将水库死水位降低9m，即将死水位从247.56m降至238.56m，使水库有效库容从544万m3增至890万m3；通过新建643.33m连通隧洞实现六朝水库降低死水位9m后与新建小库连通，充分发挥工程效益。2004年7月六朝水库枢纽除险加固工程完工验收时，连通隧洞进口段（靠近六朝水库）18m由于掘洞时地层透水严重，而且在水库中修建约高12m施工围堰费用太大，自筹资金不到位无法施工，被作为遗留问题，由业主待技术、资金等条件成熟后，采取有效措施处理。2009年11月下旬，马山县人民政府决定掘通连通隧洞进口段（靠近六朝水库）18m实现六朝水库降低死水位9m后与新建小库连通，净增有效库容346万m3，满足马山县城供水需求。
二、设计方案比较
1、围堰：为避免连通隧洞进口段施工严重透水问题，确保掘洞作业在无水条件下顺利进行，在连通隧洞进水口前修筑围堰。经测量，需建围堰长度70m，最大堰高度12.5m。由于围堰较高，选择草土围堰和土石围堰方案时，从围堰稳定性及能满足快速机械化施工要求、工期相对较短等方面考虑，决定采用土石围堰。土石围堰设计堰顶宽2.5m，堰顶高程248.50m；围堰背水坡比1:1.5，迎水坡比1:2.0，采用粘土斜墙防渗，估算土石工程量为16700 m3，加上围堰拆除和基坑抽排水，围堰方案估算总投资90万元（含18m隧洞开挖衬砌）。
2．人工挖孔桩：在连通隧洞轴线上开挖平台，在平台上人工开挖若干个孔桩，孔桩之间相互连接形成露天沟槽，沟槽与原隧洞已经挖通的衬护段相通；沟槽两侧用砼护壁，两侧砼护壁间用现浇钢筋砼顶杆或砼挡墙支撑；然后吊装砼预制管至沟槽底部，定位后在砼预制管周边现浇砼固结即可完成隧洞连通；沟槽内回填土方，按设计要求恢复坡面，最后利用挖掘机清除最未端孔桩（近水库）挡墙后土方，并逐层（每层1m）挖除砼挡墙进行排水，排水可根据水库用水情况不定期进行。经估算，本工程人工挖孔桩开挖总深60m,需用砼200多m3，加上孔桩内抽排水，人工挖孔桩方案估算总投资45万元（含15m砼预制管吊装固结）。
经方案比较，采用土石围堰可以确保掘洞作业在无水条件下进行，但该方案水下施工围堰防渗难度高，基坑抽水量和堰体工程量大，工期较长，投资大。人工挖孔桩方案具有机具设备简单，施工操作方便，占用施工场地小，对周围建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，缩短工期，造价低等优点。因此人工挖孔桩方案是本工程设计方案首选。
三、孔桩设计
1、在连通隧洞闸阀井工作平台边竖直开挖山坡至高程257.30m处形成1.5m宽平台,从平台处按1:0.5坡度进行大方量削降坡开挖，在削降坡至248.00m高程处开挖成一个长×宽=18.5×5m的平台（如图）。
2、在平台连通隧洞轴线上人工开挖6个孔桩，即1#孔桩～6#孔桩，其中6#孔桩为喇叭形，喇叭形进水口长边3.8 m，作为进水侧；孔桩内空3m，孔桩之间相互连接形成露天沟槽，槽底高程为238.10m，沟槽与原隧洞已经挖通的衬护段相通,孔桩之间采用弧线型连接，弧线弦长2.7m，矢高0.5m，弧线半径2.065m；沟槽两侧用弧线型砼护壁，护壁厚度30cm,两侧砼护壁间用现浇钢筋砼顶杆或砼挡墙支撑,1#桩靠检修闸一侧、6#桩两端均为砼挡墙，墙厚0.3m，宽2m，其余为钢筋砼顶杆，杆断面B×H=0.3×0.3m，长2m（如图）。
3、孔桩施工完成后，在桩底（沟槽底）现浇砼垫层0.3m，然后吊装D=1500mm砼预制管至沟槽底部，砼预制管每根长1m共15m，定位后在砼预制管周边现浇砼固结，砼厚度为管顶往上0.4m，该工序完成后即可实现隧洞连通（如图）。
4、孔桩（沟槽）内空余处回填土方，按设计要求恢复坡面，然后利用挖掘机清除6#孔桩近水挡墙后面土方，并逐层（每层1m）挖除砼挡墙进行排水，排水可根据水库用水情况不定期进行（如图）。
四、孔桩施工
1、施工机具
①卷扬机和提土桶,用于材料和弃土的垂直运输以及供施工人员上下工作使用;②护壁钢模板;③潜水泵;④鼓风机、空压机和送风管;⑤镐、锹、风镐、潜孔钻;⑥插捣护壁砼工具;⑦应急软爬梯;⑧照明灯、对讲机、电铃等。
2、测量放线
开始挖孔前，用施工前复测的基线或轴线控制桩，采用十字交叉法准确定出每一孔桩位置，在桩外不易损坏处设置龙门桩，用于恢复中心点、控制孔中心。
3、开挖土石方
采取分段开挖,每段高度决定于土石壁直立状态的能力, 以0.8～1.0m为一施工段；开挖面积的范围为设计桩径加护壁厚度；挖土由人工从上到下逐段进行, 同一段内挖土次序先中间后周边；孔内遇到岩层时，用风镐凿岩至设计深度；极硬岩时，须进行针对性爆破设计。
4、孔桩内排水
如孔桩内水库渗水不大时，随挖随将泥水用吊桶运出；渗水量较大时，吊桶满足不了排水，可进行单桩桩内抽水，先在孔底一侧挖集水坑,用适当扬程潜水泵将水排出；如渗水很大时，可采用多孔桩同时抽水的方法解决。
5、支设护壁模板:
模板高度取决于开挖土石方施工段的高度,一般为1m。模板位置由护壁中心线控制,护壁的中心线与设计轴线的偏差不得大于20mm； 每节以十字线对中、吊大线锤控制中心点位置,由基准点测量孔深。上下节模板护壁搭接长度不得小于50mm。
6、浇筑护壁砼
每挖深1m做一道混凝土护壁，第一道护壁要做成沿口圈，沿口宽度要大于护壁外圈30厘米，高出地面10厘米以上，便于挡水和定位；孔内护壁混凝土要满足强度要求，孔底末端护壁要有可靠的防滑壁措施；护壁砼达到一定强度后(常温下24h)便可拆模,再开挖下一段土石方,然后继续支模灌注混凝土,如此循环,直到挖至设计要求的深度；发现护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强以防造成事故。
7、施工安全措施
⑴挖孔桩作业人员作业时佩戴安全带并拴上自孔口而下的专用保险绳，孔口绳头系铃报警，出现意外情况可及时撤回到地面进行抢救，避免意外事故发生。
⑵挖出的土石方必须及时运走，井孔口周边1m范围内，禁止堆放土石方，且堆土高度不应大于0.8m。
⑶井孔周边必须设置安全防护围栏，高度不低于1.2m，围栏须采用钢筋牢固焊制，非工作人员禁止入内。
⑷井孔内必须设置应急时使用的安全绳和软爬梯。
⑸当孔深大于5m以上时，应向孔下通风，加强空气对流；人员轮换作业时，孔桩上人员密切注意观察桩孔下人员情况，预防安全事故发生。
⑹孔桩内实施爆破时，严格按照设计控制药量，及布眼；井下全部人员必须从井孔内撤离，划定安全距离,设置警戒哨,闪电雷鸣时禁止装药、接线,施工操作时严格按安全操作规程办事,爆破后向孔内强制输送清洁空气,排除有害气体,待有害气体排完后方可下井。
五、结束语
通过本工程的施工，笔者认为人工挖孔桩解决水库降低死水位进行连通隧洞施工时的优点是显而易见的。人工挖孔桩不仅在良好的地质条件可以广泛应用，而且随着施工技术的改进，在有地下水、流砂层和淤泥质土质中也得到了发展和应用。我们在做孔桩设计时，一定要重视地质勘探资料，根据实际情况采用恰当方式进行设计、施工。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。