柳振興

【摘 要】新建蒙華鐵路為國家北煤南運戰(zhàn)略的重點工程，對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著十分重要的意義。公安長江特大橋為蒙華鐵路的重要節(jié)點工程，也是國內(nèi)首條跨越長江的煤運重載公鐵兩用橋梁。4#主塔墩圍堰封底施工，面臨著水深大、水流急、河床沖刷情況復(fù)雜等諸多的不利自然因素。如何做好圍堰封底施工，保證后期承臺與主塔的施工質(zhì)量和進(jìn)度，是本項目面臨的十分艱巨的難題。此論文將對公安長江特大橋4#主塔墩圍堰封底施工過程和采取的措施進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

【關(guān)鍵詞】4#主塔墩 圍堰 封底

1 圍堰基本情況

4#墩承臺為兩頭圓端型形式，平面尺寸為33.6m×58.4m，底面標(biāo)高+15.45m，承臺厚度為6.0m。4#墩圍堰外形尺寸為40m×68.2m的圓端形結(jié)構(gòu)，其中底節(jié)高度為16m，中節(jié)高度為5m，頂節(jié)高度為2.7m，底節(jié)與中節(jié)圍堰壁為雙壁式，厚度為2.0m；頂節(jié)圍堰壁為單壁式。圍堰內(nèi)設(shè)縱橫向底隔艙各兩條。縱向底隔艙寬度為2.8m，長度58.9m，高6m，與橫向底隔艙交叉位置設(shè)置隔艙板，每條橫向底隔艙被分割成3個隔艙，整個圍堰底隔艙共分為8個隔艙。底隔艙將圍堰分割成9個隔艙。圍堰底隔艙內(nèi)及封底混凝土均采用C25水下自密實混凝土，封底厚度為4.5m。

2 施工方法及技術(shù)措施

2.1 施工準(zhǔn)備

在封底混凝土灌注前，為方便施工和保證操作安全，先搭設(shè)施工操作平臺（利用型鋼或鋼管在原鉆孔平臺上搭設(shè)）。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。灌注水下混凝土前，每套導(dǎo)管均應(yīng)在現(xiàn)場技術(shù)人員在場的情況下，逐套進(jìn)行水密性和壓力性試驗，試驗壓力取水壓的1.5倍，合格后方能使用。組拼時須編號對接，確定導(dǎo)管長度和安裝拼接順序。圍堰封底混凝土采用地泵泵送至圍堰頂，在預(yù)留護(hù)筒上布置2套（作業(yè)半徑為24m）布料機(jī)進(jìn)行布料，利用導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土灌注。封底前還必須完成地泵、導(dǎo)管和布料機(jī)的布置工作。

2.2 底隔艙混凝土灌注

底隔艙混凝土采用垂直導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土分層灌注。混凝土分層高度按0.5m控制，由一端平行推進(jìn)至另一端，單根導(dǎo)管的澆筑間隔時間控制在1個小時以內(nèi)。底隔艙混凝土灌注施工布置圖1所示。

圖1 底隔艙混凝土灌注施工布置圖

首先進(jìn)行縱向底隔艙混凝土灌注，單道縱向底隔艙內(nèi)需要布置10套導(dǎo)管，單套導(dǎo)管長度22米（根據(jù)現(xiàn)場測量高度進(jìn)行抄墊調(diào)整）。首先對2#、3#、5#、6#、8#、9#、12#、13#、15#、16#、18#、19#進(jìn)行水封拔球，并對這幾個導(dǎo)管持續(xù)灌注混凝土，利用混凝土自身流動性直至將相鄰導(dǎo)管底口埋住，然后利用水泵將相鄰導(dǎo)管內(nèi)的水抽干后在該導(dǎo)管內(nèi)灌注混凝土，利用布料機(jī)直接將混凝土泵送至導(dǎo)管內(nèi)，直至本艙混凝土頂標(biāo)高達(dá)到+15.3m～+15.45m后將該導(dǎo)管拔除，灌注完成?？v向底隔艙灌注完成后橫向底隔艙內(nèi)灌注混凝土。首先對21#、23#、25#、26#、28#、30#進(jìn)行水封拔球，其余導(dǎo)管采用與縱向底隔艙相同方法灌注混凝土，直至本艙混凝土頂標(biāo)高達(dá)到+15.3m～+15.45m后將該導(dǎo)管拔除，灌注完成。

2.3 圍堰封底施工

圍堰封底在底隔艙混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后開始。圍堰底隔艙混凝土灌注完成后重新布置導(dǎo)管，進(jìn)行圍堰封底施工。圍堰封底先灌注1#、3#、7#、9#4個角艙，再封2#、4#、6#、8#4個邊艙，最后完成5#艙封底施工。

2.4 封底前準(zhǔn)備工作

安排潛水工下水利用高壓射水進(jìn)行清基找平，使隔艙內(nèi)、刃腳及隔墻下的河床面基本處于平面，找平后河床面高差應(yīng)控制在0.3m以內(nèi)。鍋底尺寸滿足要求后，對封底范圍內(nèi)的刃腳及圍堰內(nèi)壁上的附著物（包括淤泥、銹跡等）進(jìn)行清凈。同時應(yīng)著重清理圍堰刃腳斜面及井壁等部位，使之能與封底混凝土粘結(jié)良好。高壓射水管控制清理位置，調(diào)整角度以便于貼近圍堰內(nèi)壁進(jìn)行清理。完成清基工作后，派專業(yè)潛水工下水，對底隔艙和圍堰壁艙刃腳埋置深度、清理情況進(jìn)行觸摸和攝像。同時為防止封底時相鄰艙發(fā)生混凝土穿透情況，在封底前安排潛水工將底隔艙刃腳處進(jìn)行依次堆碼砂袋進(jìn)行封堵。技術(shù)員對基坑標(biāo)高進(jìn)行測量復(fù)核。按設(shè)計要求及施工規(guī)范驗收清基質(zhì)量，包括井壁泥砂清除情況、浮土沉淀厚度、刃腳底面及圍堰頂口標(biāo)高、圍堰偏位情況等。

2.5 導(dǎo)管設(shè)置

圍堰封底導(dǎo)管按照4米作業(yè)半徑布置，需準(zhǔn)備20套，單套導(dǎo)管長度為22m，倒用4次。圍堰分艙編號、導(dǎo)管布置數(shù)量、編號位置見圖2。第一批次封底的1號、3號、7號、9號4個角艙布置導(dǎo)管數(shù)量均為3套，其中2#、5#、8#、11#為拔球?qū)Ч?；第二批次封底?號、8號2個邊艙布置導(dǎo)管數(shù)量均為7套，其中14#、16#、20#、21#、23#、25#為拔球?qū)Ч?；第三批次封底?號、6號2個邊艙布置導(dǎo)管數(shù)量均為10套，其中27#、31#、32#、34#、39#、41#、42#、44#為拔球?qū)Ч?；第四批次封底?號艙布置導(dǎo)管數(shù)量為16套，其中52#、53#、54#、56#、57#、58#為拔球?qū)Ч?；水封施工時，混凝土澆筑從拔球?qū)Ч芟蛄硗庖粋?cè)依次澆筑，非拔球?qū)Ч艽炷谅褡?dǎo)管底口后直接用抽水泵抽干管內(nèi)余水，然后直接進(jìn)行混凝土灌注。

圖2 圍堰封底導(dǎo)管布置示意圖

3 首批混凝土施工

底隔艙混凝土灌注及圍堰封底首批混凝土灌注均采用拔球法。封底前，必須實測每根導(dǎo)管底口與泥面的距離，控制在30cm左右。混凝土分別通過2臺混凝土地泵和布料機(jī)泵送至儲料斗中，拔球時打開儲料斗閥門，待拔球料斗儲滿時，迅速拔出填堵蓋板，拔球料斗和儲料斗內(nèi)混凝土通過導(dǎo)管進(jìn)行首批水下封底混凝土灌注。導(dǎo)管直徑360mm，水深取19m，導(dǎo)管懸空高度取0.35m，首批混凝土灌注后導(dǎo)管埋深取0.5m，根據(jù)資料顯示，水下混凝土擴(kuò)散半徑取4m，水的容重取1t/m3，混凝土容重取2.4t/m3，則可以計算：

導(dǎo)管內(nèi)外平衡時導(dǎo)管內(nèi)需要灌注混凝土高度h1=19×1/2.4=7.9m

導(dǎo)管內(nèi)混凝土方量V1=0.362×3.14×7.9/4=0.8m3

導(dǎo)管外混凝土為圓錐形，高度為1m，底面半徑為4m，則混凝土體積為

V2=82×3.14×0.85/（3×4）=14.2m3

首批混凝土最小方量為V=V1+V2=0.8+14.2=15m3

為保證導(dǎo)管埋深，確保拔球水封一次成功，首批混凝土采用2個15m3大料斗配合2個3方小料斗（裝2.5m3混凝土）共同拔球，首批混凝土總方量為17.5m3，大于計算首批混凝土數(shù)量，滿足要求。

4 混凝土水封施工要求

首批混凝土灌注完成后，拆除儲料斗和拔球料斗，利用布料機(jī)通過小料斗進(jìn)行水下混凝土灌注。正常灌注過程中，每根導(dǎo)管的混凝土灌注間歇時間控制在30min，最長不宜超過60min，值班技術(shù)員做好導(dǎo)管的灌注記錄。導(dǎo)管灌注的順序需經(jīng)測量混凝土面標(biāo)高，由值班技術(shù)員匯總對比后確定。根據(jù)導(dǎo)管編號的先后順序依次進(jìn)行各導(dǎo)管的首批混凝土灌注，且在30min內(nèi)完成首批混凝土灌注。各導(dǎo)管首批混凝土灌注埋置深度為應(yīng)控制在1m以上，在灌注過程中應(yīng)注意控制每一灌注點標(biāo)高，并記錄灌注、測量情況。在灌注過程中，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，及時提升導(dǎo)管并嚴(yán)格使導(dǎo)管不進(jìn)水。

封底混凝土頂面標(biāo)高，嚴(yán)格按照設(shè)計來控制，現(xiàn)場控制混凝土頂面應(yīng)在+15.3～+15.45m之間，如果高出+15.45m時應(yīng)采取插拔導(dǎo)管的方法或利用重物壓平的方法進(jìn)行處理。在混凝土面灌注到距離預(yù)計高度約1m時控制灌注速度，加強(qiáng)觀測，嚴(yán)格控制封底混凝土最終標(biāo)高。混凝土灌注臨近結(jié)束時，全面測出混凝土面標(biāo)高，重點檢測導(dǎo)管作用半徑相交處、周邊倒角等部位，根據(jù)結(jié)果對標(biāo)高偏低的測點附近導(dǎo)管增加灌注量，力求混凝土頂面平整。