郭小玲、康軍

（吉安市公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)中心泰和分中心，江西泰和343700）

1 工程概況

某大橋主橋?yàn)槿髅驿撹炝盒崩瓨?，?#墩位于主河槽段，河床面設(shè)計(jì)標(biāo)高均值-25.40m，水深均值30.4m，汛期如果不考慮沖刷狀態(tài)，水深可以達(dá)到37m。3#墩基礎(chǔ)為圓端沉井結(jié)構(gòu)，其頂、底標(biāo)高分別是6.0m和-54.0m，總設(shè)計(jì)高度60.0m，上部18m 以上為混凝土結(jié)構(gòu)，下部42m 為鋼結(jié)構(gòu)，沉井基礎(chǔ)總重16 萬(wàn)t。沉井上端、中間段及下端平面尺寸分別為62m×40m、60m×38m、62m×38.5m。該橋墩沉井布置示意圖，如圖1所示。

圖1 3#墩沉井布置示意圖（單位：m）

2 沉井定位著床施工方案

該橋梁主橋3#墩沉井體積大，著床精度要求高，墩位水深大且水流湍急，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，沉井施工必須穿過(guò)厚7.7m 粉砂層、4.9m 黏土層和19.4m 細(xì)圓礫土層，最終的承載結(jié)構(gòu)是細(xì)圓礫石層。沉井位置極易受到水流、波浪、沖刷及漩渦激振影響較大，著床存在一定難度，經(jīng)過(guò)對(duì)橋梁沉井施工所面臨的水文地質(zhì)條件、施工精度要求、沉井結(jié)構(gòu)類型等的綜合分析，決定采用錨墩+重力錨組合定位系統(tǒng)二次定位+注水快速著床的施工方案[1]。

通過(guò)錨墩+重力錨組合定位系統(tǒng)進(jìn)行沉井著床施工中偏位、傾角的定位和調(diào)整，由于兩側(cè)錨區(qū)河床標(biāo)高南高北低，沉井邊錨應(yīng)采用不對(duì)稱布置。應(yīng)用錨定結(jié)構(gòu)定位處理，根據(jù)初步定位、精確定位的順序進(jìn)行定位作業(yè)。初步定位主要是將各個(gè)結(jié)構(gòu)上的錨繩進(jìn)行必要的調(diào)整，然后把沉井調(diào)整到墩位上；精確定位則通過(guò)調(diào)整錨繩并在隔艙內(nèi)注水，使沉井在重力作用下緩慢勻速下沉，在沉井精確定位后，開啟連通管，同時(shí)快速注水作業(yè)，立即著床。

3 沉井著床施工控制及監(jiān)測(cè)

3.1 沉井定位

該橋梁工程鋼沉井定位著床采用由錨墩、重力錨、拉收纜系統(tǒng)所組成的錨墩+重力錨組合定位系統(tǒng)，將符合施工需要的錨墩進(jìn)行固定，設(shè)置在鋼沉井上下游250m 的位置上，同時(shí)在南北兩側(cè)150m 位置上分別安裝4 個(gè)900t 重力錨。通過(guò)上下兩層設(shè)置的拉收纜系統(tǒng)連接沉井、錨墩和重力錨，組合形成收纜系統(tǒng)一側(cè)和錨頂連接，另外一側(cè)和沉井連接，而邊錨和重力錨連接，另一端通過(guò)邊轉(zhuǎn)向連接錨墩頂面收纜系統(tǒng)。主纜和邊錨拉纜系統(tǒng)必須對(duì)稱均勻預(yù)拉，以保證沉井定位精度。

初張拉定位系統(tǒng)，根據(jù)需要調(diào)節(jié)沉井傾斜度以及平面扭轉(zhuǎn)度，傾斜度控制在1/150 內(nèi)，橫橋向偏差在1m 以下。為了避免沉井部位和主錨拉纜長(zhǎng)度不合格，防止發(fā)生沉井錨受力條件不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，應(yīng)在完成主錨拉纜調(diào)整后收緊邊錨錨繩，并控制沉井傾斜度和平面扭轉(zhuǎn)角度。

完成沉井初定位后，按設(shè)計(jì)要求向沉井井壁及隔艙內(nèi)注水，使沉井緩慢下沉，并進(jìn)行沉井高差、平面扭轉(zhuǎn)角、傾斜度等的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，調(diào)整到指定的監(jiān)測(cè)位置。并且等到沉井下沉到預(yù)防護(hù)層和地口位置間隔20m 的時(shí)候，需要馬上停止注水，而后進(jìn)行定位操作，保證相互定位偏差滿足實(shí)際需求，一般來(lái)說(shuō)傾斜度不能比沉井高度大，要小于等于1/150，平面扭轉(zhuǎn)角誤差不能大于1o。

3.2 沉井著床及糾偏

完成沉井精確定位的基礎(chǔ)上，在沉井內(nèi)壁標(biāo)出刻度，并選擇風(fēng)速和水流流速較小的時(shí)間，從運(yùn)輸船內(nèi)抽出清水后快速注入井壁與隔艙，使沉井快速著床，并在此期間及時(shí)調(diào)整拉纜力和拉纜長(zhǎng)度，避免沉井發(fā)生偏位、扭轉(zhuǎn)。沉井下沉著床過(guò)程中必須對(duì)稱灌注隔艙，根據(jù)沉井內(nèi)壁刻度標(biāo)識(shí)觀察并保證各隔艙水位同步上升，避免因重量不均或注水速度不勻而導(dǎo)致沉井傾斜。

3.3 沉井著床監(jiān)測(cè)

本橋梁沉井定位著床存在較大的施工難度和風(fēng)險(xiǎn)，為保證精確度和施工質(zhì)量，必須應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，加強(qiáng)沉井定位著床全過(guò)程監(jiān)測(cè)控制。

在實(shí)踐階段中，隔墻底面與刃腳是監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)對(duì)象，將所采集到的應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸至云監(jiān)測(cè)平臺(tái)，并根據(jù)兩處應(yīng)力變化情況做出沉井是否順利著床的判斷。同時(shí)在隔墻踏面底部鋼板位置與刃腳踏面位置上均設(shè)置了應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，為保證均勻性，沉井底部共設(shè)置11 個(gè)土壓力計(jì)。

沉井底面應(yīng)力可分解為土壓力傳感器深度內(nèi)靜水壓力和土體接觸土壓力兩部分，沉井著床前下沉過(guò)程中無(wú)土體接觸土壓力，沉井底面應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定。沉井著床過(guò)程中土壓力傳感器同時(shí)受到土體以及水壓的影響，使得檢測(cè)數(shù)據(jù)快速增長(zhǎng)。按照該結(jié)果分析能夠判斷出該位置是否與沉井位置接近，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)變動(dòng)情況，判斷沉井是否已完成著床[2]。

4 施工質(zhì)量控制措施與分析

4.1 沉井定位系統(tǒng)施工

鋼沉井定位系統(tǒng)主要是通過(guò)“錨墩加大抓力錨”組合的形式開展現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)，在和沉井中心上下游各215m 的部位上分別設(shè)置錨墩結(jié)構(gòu)，與在該中心的南北各200m 的部位上設(shè)置4 個(gè)抓力錨，將各個(gè)結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用，從而形成了邊錨錠的系統(tǒng)。該結(jié)構(gòu)體系內(nèi)，設(shè)置有20t 的抓力錨，使用的是150t 浮吊拋錨，在拋錨工作結(jié)束后，兩側(cè)邊錨的結(jié)構(gòu)上采用同步張拉的施工方式，可以進(jìn)行定點(diǎn)錨固處理，從而保證錨墩結(jié)構(gòu)的牢固性、穩(wěn)定性合格，以保證定位數(shù)據(jù)達(dá)到精度的標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 沉井著床控制措施

沉井著床操作的過(guò)程中，必須在潮水位較低的時(shí)間段內(nèi)完成，還要確保偏移量參數(shù)控制在合理的范圍內(nèi)。沉井著床前，要及時(shí)進(jìn)行錨墩系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，并且做好收緊處理，保證沉井位置處于合理的范圍內(nèi)，該環(huán)節(jié)的沉井頂面、地面中心達(dá)到精度的要求，與設(shè)計(jì)方案的偏差控制在合理的范圍內(nèi)。注水下沉操作中，要持續(xù)性調(diào)節(jié)錨纜受力狀態(tài)，保證鋼沉井的效果合格。在最后下沉2m 的范圍內(nèi)，需要再次進(jìn)行沉降定位精度檢測(cè)，達(dá)到數(shù)據(jù)精度的要求，從而提高注水力度，保證沉井順利進(jìn)行，促進(jìn)著床精度的提高。

4.3 超大沉井混凝土的施工措施

混凝土在現(xiàn)場(chǎng)施工中，選擇最佳的原材料極為重要，保證混凝土的配合比符合要求，具體有如下要求：使用合理的水泥材料，最好采用水化熱較低的材料；保證碎石的級(jí)配符合要求；使用性能優(yōu)越的中砂材料；根據(jù)混凝土材料的需要加入適當(dāng)?shù)姆勖夯?，以減少水泥加入比例；加入高效減水劑材料，延長(zhǎng)初凝時(shí)間。根據(jù)分倉(cāng)、對(duì)稱順序開展?jié)仓鳂I(yè)，保證均衡性，不會(huì)存在傾斜或者壓力過(guò)大的情況，否則將會(huì)對(duì)沉井結(jié)構(gòu)造成過(guò)大的影響，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性的提升。從四周到中心、對(duì)稱的方式澆筑作業(yè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的沉降監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)做好調(diào)整和改變，每一個(gè)隔倉(cāng)內(nèi)需要設(shè)置2～4套導(dǎo)管的形式，同時(shí)還要設(shè)置3～5 個(gè)測(cè)量點(diǎn)，隨時(shí)進(jìn)行內(nèi)部混凝土標(biāo)高的檢測(cè)。沉井著床之后，第一節(jié)混凝土的結(jié)構(gòu)采用的是水下混凝土澆筑方式，達(dá)到規(guī)定標(biāo)高尺寸后，在內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，保證不會(huì)給其他隔倉(cāng)產(chǎn)生任何的影響。在水下混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能合格后，需要進(jìn)行抽水、鑿毛處理工作，在相對(duì)干燥的條件下進(jìn)行分隔、分次、對(duì)稱的方式澆筑施工，保持沉降達(dá)到穩(wěn)定的要求。同時(shí)，還要降低混凝土散熱的速度，減少入摸的溫度，并且落實(shí)蓄熱保護(hù)措施。

4.4 沉井的接高、下沉及糾偏

要想避免沉井環(huán)節(jié)發(fā)生傾斜的問(wèn)題，需要采取對(duì)稱的方式澆筑施工。澆筑施工中，先進(jìn)行四周澆筑，逐步向中間移動(dòng)；先澆筑井壁，然后是隔墻結(jié)構(gòu)，對(duì)稱澆筑進(jìn)行，底部荷載均勻分布，達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全的要求。沉井吸泥作業(yè)，執(zhí)行工藝方案的要求，保證沉井達(dá)到垂直的標(biāo)準(zhǔn)，保證結(jié)構(gòu)尺寸符合要求，通常和底部保持2m 的距離，防止出現(xiàn)深度過(guò)大而導(dǎo)致翻砂、突沉的情況，如果這樣，傾斜度無(wú)法控制。沉井頂面標(biāo)高一側(cè)刃腳的部位上，有足夠的土壤材料，需要做好糾偏處理，不會(huì)發(fā)生傾斜的問(wèn)題。如果沉井下沉出現(xiàn)偏移，要做好各個(gè)尺寸的控制，還要及時(shí)糾正，不會(huì)存在傾斜過(guò)于嚴(yán)重的情況。如果沉井下沉出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的情況，要立即糾正方向，不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的性能與質(zhì)量。因此，沉井施工中，必須進(jìn)行下沉和糾偏處理，保證尺寸合格，提高工程的質(zhì)量，消除不利影響因素。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該橋梁主橋3#墩沉井施工主要采用錨墩+重力錨組合定位系統(tǒng)二次定位+注水快速著床的施工方案，有效克服了所面臨的沉井體積大，著床精度要求高，墩位水深大且水流湍急，工程地質(zhì)條件復(fù)雜等技術(shù)難題，應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)在水流和風(fēng)速較小期間，向沉井井壁及隔艙內(nèi)快速注水，保證了沉井著床過(guò)程快速而精確地完成，并使著床后的沉井傾斜度、中心偏位、平面扭轉(zhuǎn)角等指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。