戴榮里，袁振華

(1.中鐵建工集團，北京 102488;2.中鐵十局，濟南 250022)

新建鐵路德禹特大橋跨越徒駭河部分，設計為四個水中墩基礎。徒駭河為季節(jié)性河道，主要用于農田灌溉或排泄瀝澇。河面寬度約為140 m。線路與徒駭河斜交，河道與線路中心線夾角為81°。水中墩號分別為 O56#、O57#、O58#、O59#，鉆孔樁基礎，矩形臺階式承臺，下臺高度2 m，上臺高度1.5 m，底臺平面尺寸為11 m×8 m，上臺平面尺寸8 m×4.5 m。

徒駭河水中樁基礎采用筑島圍堰進行施工，水中承臺基坑開挖深度約為8 m(最大深度)，擬采用薄壁鋼筋混凝土沉井進行承臺施工。

1 水文及工程條件

徒駭河河槽寬390 m，河面寬約140 m，最高水位21.06 m，最大流量1 362 m3/s，施工水深2.5 m。

南北河堤頂高程分別為22.6 m和23.0 m，一般沖刷線高程11.99 m，局部沖刷線9.67 m，筑島高程最大16.8 m。

幾個橋墩承臺底、頂高程見表1。

表1 施工承臺高程一覽

2 矩形鋼筋混凝土沉井設計

2.1 設計總體思路

德禹特大橋 O56#、O57#、O58#、O59#墩承臺設計埋深較大，上臺階高程位于河床以下，開挖難度大。最初擬定采用鋼板樁施工方案，根據施工現場實際情況，從技術、經濟及安全角度比選，后擬定采用鋼筋混凝土薄壁沉井進行施工。

采用薄壁沉井施工有類似工程的施工經驗，造價成本較低(與鋼板樁施工方案比較)，可確保施工安全和施工質量。

O56#等墩基礎的施工流程:

筑島圍堰——鉆孔樁施工——承臺開挖處平整——測量放線承臺尺寸線及中心——首節(jié)沉井現場澆筑施工——首節(jié)下沉——次節(jié)沉井施工——次節(jié)下沉——臨時支撐安裝——封底混凝土施工——鑿樁頭、檢測——鋼筋綁扎——底臺階施工——拆除臨時支撐——上臺階施工。由此可以看出沉井在施工中的作用。

沉井設計應滿足下述要求:

1)確保沉井結構滿足力學要求，即沉井設計荷載按照最不利情況考慮，力學計算圖式接近實際情況，沉井設計厚度及配筋均滿足鋼筋混凝土結構設計規(guī)范。

2)確保沉井下沉符合現場操作條件，即沉井設計滿足結構要求后，在現場施工過程中，須切實可行，便于操作。

3)確保承臺施工滿足進度要求。

2.2 擬定沉井設計尺寸

擬采用的薄壁矩形沉井，其長×寬 ×高的尺寸為11.3 m×8.3 m×8.0 m，厚度 0.15～0.30 m，井壁內側做成臺階式，分四節(jié)制造和下沉。沉井材料:混凝土強度等級C35(攪拌時摻入早強劑)，鋼筋采用熱軋鋼筋 HRB335 φ12、φ20。橫向鋼筋間距 15 cm、20 cm、25 cm，其中刃腳鋼筋間距20 cm;豎向鋼筋間距40 cm，起架立筋作用。沉井剖面及平面見圖1。

2.3 主要設計計算

圖1 沉井構造示意

2.3.1 計算荷載

不考慮地面堆積活荷載作用，施工時清除承臺邊緣堆載。

計算荷載為外側土壓力和地下水位以下的水壓力的合力，水、土壓力在沉井豎向近似按三角形分布(圖2)。水、土壓力采用重液計算公式進行計算:

式中，PW+E——計算合力(kN/m2)，面荷載;

γL——水、土混合重液的重度，一般 γL=13 ～17 kN/m3，本文取 13 kN/m3;

HL——計算點距重液面高度，取8.0 m。

圖2 沉井設計荷載圖式

2.3.2 沉井壁設計計算

1)力學圖式

取深度1.0 m的沉井為計算單元，視沉井結構的轉角處為剛性節(jié)點，計算時將沉井壁簡化成相應的平面結構后再進行內力計算。其力學計算圖式見圖3。

2)內力計算及配筋

依據文獻［1］，采用剛節(jié)點處的設計彎矩。經計算，設計彎矩為561.2 kN·m。

主筋選取雙排(雙面)φ20@100 mm水平布置，架立鋼筋按照構造鋼筋布置，采用φ12@400 mm。

2.3.3 沉井下沉計算

圖3 沉井力學計算圖式

設井壁重度為25 kN/m3，則第1節(jié)沉井自重Gk=882 kN;設井壁與土體的摩擦力為17.5 kN/m2，則第一節(jié)沉井的摩擦力Ffk=1 060.5 kN。下沉系數 Gk/Ffk=0.83。

根據文獻［1］所述，分節(jié)澆筑下沉的沉井時，應在上節(jié)沉井混凝土澆筑完畢而未開始下沉時保持下沉系數小于1.0，以防止突然下沉。在具體施工過程中可采用重物助沉。

3 結語

由于本結構為臨時結構，沉井結構的變形計算及抗浮不另計算，施工過程中如沉井發(fā)生少量裂縫或少量滲水，不影響沉井的設計功能。

本沉井設計通過具體施作，解決了徒駭河水中承臺的施工，為以后同類工程積累了經驗。

［1］段良策，殷奇.沉井設計與施工［M］.上海:同濟大學出版社，2006.

［2］中華人民共和國鐵道部.TB 10002.5—99 鐵路橋涵地基和基礎設計規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2000.