□高德妤
松花江汊河大橋全長769.1m,共19孔,每孔40m。由于11#-14#墩位于水中,鉆孔樁施工采用的是筑島圍堰法。在14#左幅承臺基坑開挖時,基底不斷有流砂涌泥現(xiàn)象,施工方?jīng)Q定采用薄壁輕型沉井方法。而此時已進(jìn)入雨季,從8月8日松花江水位開始不斷上漲,最高漲至116.466m。采用沉井施工,在下沉約4m時受洪水侵襲,由于迎水面受水流沖擊力較大,迫使沉井在下沉過程中重心偏移,在4天里整個沉井被江水吞蝕,施工陷入癱瘓狀態(tài)。針對現(xiàn)場實際情況,項目部立即組織全體技術(shù)人員研究水中承臺施工方案,通過計算土的滲透系數(shù)和實際地下水位高度,均符合井點降水施工要求,故對12#右幅承臺運用輕型井點施工方法。
開動抽吸設(shè)備后,地下水經(jīng)濾管、井管、集水管進(jìn)入過濾箱到集水箱,在集水箱內(nèi)將吸上來的水與空氣分離,空氣進(jìn)入真空泵被吸出,水進(jìn)入離心泵后被排出。集水箱中設(shè)有浮筒,自動調(diào)節(jié)箱內(nèi)水與氣的平衡。在水量增加時,浮筒上升將通往真空泵的通路堵塞,避免水吸入真空泵內(nèi)。當(dāng)空氣量增加,水量減少時,浮筒下落,打開通道真空泵繼續(xù)抽氣。在集水箱排氣管與真空泵間,設(shè)有氣水分離器,確保水不進(jìn)入真空泵內(nèi)。真空泵的冷卻是用一臺小離心泵將熱水從真空泵中引出,進(jìn)入冷卻箱再流入集水箱內(nèi),經(jīng)蛇形管冷卻后,回到真空泵內(nèi)循環(huán)使用。
根據(jù)現(xiàn)場抽水試驗資料和其他已施工的類似工程的經(jīng)驗數(shù)據(jù),本工程井點采用雙側(cè)布置成環(huán)形(見圖3),12#墩右幅承臺通過計算共設(shè)井點12個,其井點管間距1.6m,濾管頂端設(shè)置在基底以下1.5m處,井管長7m(包括2m濾水管)。為達(dá)到最佳降水效果,各井管、濾管、頂管設(shè)置在同一高程處,為充分利用泵的抽吸能力,集水總管標(biāo)高控制在地下水位線處,且沿抽水水流方向設(shè)有0.3%的上仰坡度,保持水泵中心與總管齊平。在地下水下游方向,留出一段不予封閉。
根據(jù)井點法施工要求和現(xiàn)場實際情況,配備了表中所列降水設(shè)備,其中井點降水設(shè)備分管路分和抽水兩部分。
管路部分包括濾管、井管和集水總管。
1.濾管。采用了Φ50m m、長2m的無縫鋼管,濾管的濾孔直徑19m m,孔距30m m。對濾管外防濾設(shè)施具體采用的方法:用Φ3.2m m鐵絲纏繞成螺旋形,間距2c m,外包2層尼龍窗紗,用Φ1.6m m的鐵絲纏繞捆扎,間距2c m,再用2層棕皮包扎,用Φ3.2m m鐵絲捆扎,為防止抽水時泥砂吸入管內(nèi),濾管頂端設(shè)置管帽。
井點降水主要設(shè)備表
2.井點管。直徑與濾管相同,材料也為無縫鋼管,井點管上接集水總管,下接濾管,兩者之間用螺絲套管連接。井點管的埋設(shè)深度H a(見圖4)可按以下公式計算:
式中:Ha-井點的水泵軸至井點濾管底的深度,m;h1-井點的水泵軸至未抽水前的地下水位的高度,m;h2-原地下水位至基坑底的高度,m;r-基坑底中心至井點管中心的距離,m;m-井點抽水后的水力坡降線的坡比;△h-抽水后地下水位距基坑底面的安全深度,一般為0.5~1m;L-濾管長度,m。
經(jīng)公式計算和現(xiàn)場抽水試驗資料及經(jīng)驗數(shù)據(jù),確定12#右幅承臺井點管埋深Ha=7 m。
3.集水總管。集水總管用Φ110m m無縫鋼管制成,依據(jù)承臺基坑大小確定其長度,承臺尺寸為8.4×3.2×2 m,基坑按1:1放坡,開挖基坑周長為40m,故集水總管做成70 m,按井點管距離焊裝接頭短管,用膠管將井管與接頭管連接,用夾箍夾緊。
抽水部分包括真空泵、集水箱、離心泵、氣水分離器及連接管等儀器。
12#墩右幅承臺設(shè)計底標(biāo)高為108.725m,施工時地下水位標(biāo)高為111.611m,需降水深度達(dá)3m,施工前對場地進(jìn)行排水規(guī)劃,所有管道溝渠合理布局,保證不妨礙工地正常交通。井點降水工作一經(jīng)開始,就要不間斷地進(jìn)行,否則井點濾管容易被堵塞,且一旦停止抽水,水面即刻恢復(fù)到原水位線上,已開挖完畢的基坑就會進(jìn)水,嚴(yán)重時還會倒塌。因此,在施工過程中,為保證施工順利進(jìn)行,施工現(xiàn)場所用機械、電源設(shè)備均保持完好,且真空泵、離心泵要留足備用,抽水工作直至混凝土澆筑完畢,拆模并回填土后才可停泵。
本工程采用黃河鉆機進(jìn)行鉆孔,孔深8m,比井管深1m,成孔后將井點管插入孔中,為防止孔四周坍塌,采用粗砂回填,在距地面1.5m內(nèi),改用粘土封口,以防漏氣。
將已經(jīng)插入土中的井點管上端用橡膠軟管與集水管的連接管頭聯(lián)接起來,用鐵夾箍緊,接頭處不得漏氣。
將集水管的三通與已經(jīng)組裝完成的抽水系統(tǒng)連接在一起。在進(jìn)行抽水工序前,詳細(xì)檢查各接頭,如發(fā)現(xiàn)漏氣,立即查明原因,或重新組裝直至整個抽吸系統(tǒng)嚴(yán)密不漏氣。
各部分管路及設(shè)備檢查合格后,方可開動真空泵。開動后,集水箱內(nèi)形成部分真空,當(dāng)真空表指示400m m H g左右時,地下水開始從濾管吸入集水箱,開動離心泵,將水及時排出。排水時及時調(diào)節(jié)出水閥,使集水箱內(nèi)吸水的水量平衡。當(dāng)真空表升至600 m m H g時,表示排水量與地下水涌入量達(dá)到平衡。
經(jīng)過約4個小時的降水過程,12#墩右幅承臺水位降到預(yù)期效果,一次降水成功,施工順利進(jìn)行,各項技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計要求,11#~13#墩承臺均采用此施工方法。
降水達(dá)到所要求水位線時,即可進(jìn)行承臺基坑開挖,此時抽水工作繼續(xù),承臺施工時應(yīng)配備好人員、機械,現(xiàn)場設(shè)專人指揮總體部署,從立模、綁扎鋼筋、澆注混凝土、養(yǎng)生直到拆模,需現(xiàn)場監(jiān)理工程師檢驗認(rèn)可。待土方回填后,方可連管。用P Y 16 T吊車將井管拔出,所留孔洞用砂或土填塞。各種施工機械設(shè)備均進(jìn)行維修整理,濾管拆開清洗,重新組裝備用。
在復(fù)雜的地質(zhì)、水文條件下進(jìn)行水中承臺施工,運用技術(shù)的可行性和經(jīng)濟的合理性是十分必要的。松花江汊河大橋水中承臺通過井點法施工,克服了流砂等不利條件,施工效果好、速度快,工期大大提高,為墩柱施工的順利開展提供了有利條件,此施工方法值得在同地質(zhì)條件下進(jìn)行橋梁施工的同行們借鑒。