劉楠靖

(中鐵大橋局第八工程有限公司，重慶 400020)

1 工程背景

1)工程概況。3號(hào)主墩沉井基礎(chǔ)下端平面尺寸62.4 m×38.4 m，頂端平面尺寸64 m×40 m，主要分為下部的鋼沉井及上部的鋼筋混凝土沉井兩部分。鋼沉井高度為50 m，混凝土沉井高18 m，總高度68 m，沉井68 m接高、下沉到位，澆筑2 m高擋水圍堰后，立即對(duì)沉井12個(gè)井孔分區(qū)清基找平后分兩個(gè)區(qū)進(jìn)行封底混凝土施工，封底混凝土高度為刃腳以上12 m，采用水下C30混凝土。

2)水文條件。墩位所在河道屬于感潮河段，水位受長(zhǎng)江徑流與潮汐雙重影響，主要受長(zhǎng)江徑流控制，一般每年5月～10月為汛期，11月～次年的4月為枯季，水位每日兩漲兩落，為非正規(guī)半日潮型，潮差30 cm左右，漲潮歷時(shí)3個(gè)多小時(shí)，落潮歷時(shí)8個(gè)多小時(shí)，水位年內(nèi)變幅較大。在橋位上游約70 km設(shè)有大通水文站，根據(jù)水文觀測(cè)資料，歷年最高水位為14.70 m，歷年最低水位1.25 m，多年平均水位6.75 m;橋址斷面20年一遇洪水水位12.01 m，10 年一遇洪水水位為 11.55 m。

3)地質(zhì)條件。3號(hào)墩沉井區(qū)域巖土層分布自上而下各土層工程特性為:粉砂:灰黃色，飽和，松散狀，成分以石英、長(zhǎng)石為主，少量云母，質(zhì)較純。粉質(zhì)黏土:灰黃色、灰色，硬塑狀，質(zhì)不均，夾粉土、粉砂薄層，頂部雜植物根系;主要呈層狀分布于無為岸覆蓋層中上部。細(xì)圓礫土:灰色、灰黃色，飽和，密實(shí)狀，含50%～75%卵礫石;卵石成分以石英砂巖為主，磨圓度中等;粉細(xì)砂充填為主，少量中粗砂、粘性土充填。呈層狀分布。

2 封底施工工藝及流程

沉井封底混凝土施工的總體施工工藝:施工準(zhǔn)備→清基→檢查驗(yàn)收→封底平臺(tái)布置→導(dǎo)管法灌注封底混凝土。

2.1 清基

沉井清基與沉井下沉末期同步進(jìn)行。沉井清基在沉井下沉到距設(shè)計(jì)標(biāo)高2 m時(shí)開始，采用小型吸泥機(jī)控制排碴及下沉速度，控制各個(gè)井孔泥面標(biāo)高基本一致，不形成較大鍋底，避免沉井下沉過程中對(duì)基底土層的更大擾動(dòng)。清理采用吸泥機(jī)和高壓射水，使井口內(nèi)、刃腳及隔墻下的土層形成的封底鍋底坑滿足設(shè)計(jì)要求。鍋底尺寸滿足要求后，對(duì)封底范圍內(nèi)的刃腳及沉井內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清凈。同時(shí)著重清理沉井刃腳斜面及井壁等部位，使之能與封底混凝土粘結(jié)良好。高壓射水管對(duì)稱開孔，以便于貼近井壁進(jìn)行清理。按設(shè)計(jì)要求及施工規(guī)范驗(yàn)收清基質(zhì)量，包括井壁粘泥清除、浮土沉淀厚度、刃腳底面及井孔標(biāo)高等。

2.2 封底平臺(tái)布置

封底平臺(tái)采用單層雙排貝雷梁支架，支架支承于龍門吊機(jī)軌道支架上。每個(gè)井孔共布置3組貝雷梁支架，上面鋪設(shè)鋼模板作為操作平臺(tái)，平臺(tái)四周設(shè)置防護(hù)欄桿。根據(jù)封底混凝土澆筑分區(qū)，需在對(duì)應(yīng)的井孔頂面布置施工平臺(tái)，總共需安裝2次封底施工平臺(tái)。封底時(shí)，單個(gè)井孔共布置2套或3套導(dǎo)管，3組支架，其中2組支架上通過卡箍安裝固定相應(yīng)導(dǎo)管。井孔內(nèi)所布置導(dǎo)管的覆蓋半徑需包含沉井單個(gè)井孔底面范圍。

封底平臺(tái)布置見圖1。

圖1 封底平臺(tái)布置圖

2.3 導(dǎo)管布置

導(dǎo)管基本節(jié)長(zhǎng)度為12 m，每套導(dǎo)管均配有長(zhǎng)度不等的調(diào)整節(jié)，調(diào)整節(jié)裝于頂部，便于封底時(shí)導(dǎo)管的提升拆除，以控制導(dǎo)管的埋深。導(dǎo)管節(jié)段之間，料斗與導(dǎo)管之間均通過法蘭連接，橡膠密封圈止水。澆筑水下混凝土前，對(duì)每套導(dǎo)管逐套進(jìn)行水密性和壓力性試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力取水壓的1.5倍。

封底混凝土導(dǎo)管在澆筑分區(qū)井孔內(nèi)分別布置，為得到穩(wěn)定的高質(zhì)量封底混凝土，水下封底混凝土在澆筑過程中應(yīng)控制混凝土的澆筑距離。根據(jù)封底混凝土性能和沉井井孔構(gòu)造，導(dǎo)管共配備有15套(2套備用)，中間孔布置3套，其余每孔2套，混凝土流動(dòng)半徑不小于7 m。導(dǎo)管編號(hào)(對(duì)應(yīng)導(dǎo)管拔球順序)見圖2。

圖2 導(dǎo)管布置圖

2.4 封底混凝土施工

沉井經(jīng)觀察下沉穩(wěn)定后即可開始封底工作，沉井穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)以設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)，一般為8 h內(nèi)下沉量不大于10 mm即可認(rèn)為沉井已穩(wěn)定，可開始封底。

2.4.1 儲(chǔ)料斗的布置

由于封底時(shí)是按區(qū)施工，逐孔拔球，故設(shè)置1個(gè)15 m3的儲(chǔ)料斗供拔球使用，封底導(dǎo)管上設(shè)置1.5 m3的小料斗，儲(chǔ)料斗通過溜槽與小料斗相連。儲(chǔ)料斗設(shè)置在貝雷桁位置，利用貝雷桁受力。另外，為防止儲(chǔ)料斗傾覆，儲(chǔ)料斗應(yīng)與貝雷桁上分配梁臨時(shí)焊接固定。

2.4.2 測(cè)點(diǎn)布置

在沉井封底混凝土澆筑過程中，為準(zhǔn)確掌握混凝土頂面高程，應(yīng)布置足夠數(shù)量的測(cè)量控制點(diǎn)，按一定的時(shí)間頻率進(jìn)行測(cè)量觀測(cè)?；炷帘怀辆鬃匀环指簦瑔蝹€(gè)井孔內(nèi)的測(cè)點(diǎn)主要根據(jù)混凝土面標(biāo)高特征點(diǎn)進(jìn)行布置。每個(gè)澆筑點(diǎn)及測(cè)點(diǎn)處平臺(tái)標(biāo)高提前測(cè)出，作為測(cè)量混凝土面的基準(zhǔn)點(diǎn)，并用油漆標(biāo)示在該點(diǎn)處。單個(gè)井孔的測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。

圖3 測(cè)點(diǎn)布置圖

2.4.3 混凝土澆筑

封底混凝土由2艘2×100 m3/h拌和船集中供應(yīng)，每小時(shí)實(shí)際供混凝土量為200 m3左右，混凝土必須嚴(yán)格按施工配合比拌制，應(yīng)嚴(yán)格控制外加劑的水劑濃度和計(jì)量精度，攪拌時(shí)間不少于90 s，并觀測(cè)出料質(zhì)量，攪拌不均的不得采用，防止堵管?；炷翝仓r(shí)，實(shí)驗(yàn)室人員在澆筑過程中隨時(shí)觀察混凝土質(zhì)量，定時(shí)抽檢混凝土坍落度，并根據(jù)砂石料的含水率等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在保證水灰比不變的情況下，隨時(shí)調(diào)整用水量。根據(jù)不同類型井孔適當(dāng)調(diào)整混凝土澆筑速度，混凝土拌和船應(yīng)備料充足并保證設(shè)備正常運(yùn)行并做好檢修準(zhǔn)備，砂石料及水泥船需按計(jì)劃進(jìn)場(chǎng)保證原材料充足。首批混凝土灌注采用隔水薄膜拔塞法，薄膜鋪設(shè)前應(yīng)在小料斗底部涂抹薄層洗衣粉水。漏斗與導(dǎo)管之間用快速接頭連接，封底前，必須實(shí)測(cè)每根導(dǎo)管底口與泥面的距離，控制在30 cm左右，確保首批混凝土的封口成功。首批混凝土灌注小料斗內(nèi)涂抹黃油，并鋪塑料膜，用塞子堵住管口，用塔吊掛住塞子，待儲(chǔ)料斗內(nèi)儲(chǔ)滿10 m3后開啟儲(chǔ)料斗斗門，混凝土通過溜槽進(jìn)入對(duì)應(yīng)封口導(dǎo)管的小料斗，當(dāng)小料斗內(nèi)灌滿混凝土后用塔吊立即吊出塞子，使隔水膜隨導(dǎo)管內(nèi)混凝土下落。在儲(chǔ)料斗放料的同時(shí)，輸送泵開始往集料斗內(nèi)連續(xù)供料，不間斷地保持混凝土通過小料斗和導(dǎo)管灌注至水下，從而完成首批混凝土的灌注。

根據(jù)圖2中導(dǎo)管編號(hào)的先后順序依次進(jìn)行各導(dǎo)管的首批混凝土灌注。各導(dǎo)管首批混凝土灌注埋置深度為0.8 m，正常灌注過程中，每根導(dǎo)管的混凝土灌注間歇時(shí)間不宜超過30 min，值班技術(shù)員做好導(dǎo)管的灌注記錄。在灌注過程中應(yīng)注意控制每一澆筑點(diǎn)標(biāo)高，每灌注一次，能引起混凝土面變動(dòng)的點(diǎn)即該導(dǎo)管作用半徑范圍內(nèi)的測(cè)點(diǎn)都要測(cè)一次，并記錄灌注、測(cè)量時(shí)間。

還應(yīng)控制并要求現(xiàn)場(chǎng)定時(shí)繪制混凝土面標(biāo)高線，低的地方及時(shí)補(bǔ)充混凝土，高差不得大于1.5 m，自流平，自密實(shí)。通過混凝土澆筑方量和實(shí)測(cè)澆筑高度提升導(dǎo)管及時(shí)拆卸導(dǎo)管，并注意協(xié)調(diào)各導(dǎo)管澆筑速度使井孔內(nèi)混凝土保持大致相同的標(biāo)高。同時(shí)應(yīng)注意混凝土的堆高和擴(kuò)展情況，正確地調(diào)整坍落度和導(dǎo)管埋深，使每盤混凝土灌注后形成適宜的堆高和不陡于1∶5的流動(dòng)坡度，提升導(dǎo)管應(yīng)嚴(yán)格使導(dǎo)管不進(jìn)水。井孔封底混凝土頂面澆筑至離刃腳的標(biāo)高以上12 m高度處為止，在混凝土面澆筑到距離預(yù)計(jì)高度約50 cm時(shí)控制澆筑速度，加強(qiáng)觀測(cè)，嚴(yán)格控制封底混凝土終澆標(biāo)高。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)混凝土面高程，確定該點(diǎn)是否終止?jié)仓?，終止?jié)仓吧咸釋?dǎo)管，適當(dāng)減小埋深，盡量排空導(dǎo)管內(nèi)混凝土，使其表面平整?；炷翝仓R近結(jié)束時(shí)，全面測(cè)出混凝土面標(biāo)高，重點(diǎn)檢測(cè)導(dǎo)管作用半徑相交處、周邊倒角等部位，根據(jù)結(jié)果對(duì)標(biāo)高偏低的測(cè)點(diǎn)附近導(dǎo)管增加澆筑量，力求混凝土頂面平整;并保證厚度達(dá)要求，當(dāng)所有測(cè)點(diǎn)均符合要求后，暫?；炷翝仓?，并核對(duì)混凝土的灌入數(shù)量，以確定所測(cè)混凝土的高度是否準(zhǔn)確，當(dāng)確定混凝土的頂面標(biāo)高到位后終止混凝土澆筑，拆除灌注導(dǎo)管，沖洗堆放。待混凝土灌注完后拆除儲(chǔ)料斗及其支架等設(shè)備。

3 結(jié)語

1)背景工程中封底部分鋼沉井井壁清潔、光滑、平整，未出現(xiàn)變形，保證了與封底混凝土良好的粘結(jié)。2)封底施工過程順利，未出現(xiàn)堵管、導(dǎo)管接頭滲水等情況。3)封底混凝土施工完成標(biāo)志著主橋3號(hào)墩基礎(chǔ)從鋼沉井制造、運(yùn)輸、接高，混凝土沉井接高，沉井下沉，封底等一系列基礎(chǔ)施工的順利結(jié)束。

［1］李廉錕.結(jié)構(gòu)力學(xué)［M］.第5版.北京:高等教育出版社，2010:7.

［2］周永興，何兆益，揍毅松，等.路橋施工計(jì)算手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2001:5.