蘇雪平

摘要：本文以王家漓江雙線(xiàn)特大橋連續(xù)梁主墩承臺(tái)施工為例，介紹了處于透水層的水中承臺(tái)的開(kāi)挖方法等。就高低刃腳沉井圍堰的施工技術(shù)進(jìn)行了闡述，以期為相類(lèi)似工程的施工起到一些參考作用。

關(guān)鍵詞：透水層 水中承臺(tái) 高低刃腳 沉井施工

1 工程概況

王家漓江雙線(xiàn)特大橋起訖里程為D3K424+042.137～D3K425+923.055，長(zhǎng)1880.918m，本橋連續(xù)梁主墩03#～09#墩為跨越漓江而設(shè)。主墩采用鉆孔樁承臺(tái)基礎(chǔ)形式，鉆孔樁采用φ1.5m形式，承臺(tái)尺寸均為15.3×10.1m，承臺(tái)底距水面以下2.5～4.5m。承臺(tái)全部位于水中，河床面至承臺(tái)底均為卵石層，承臺(tái)底以下為弱風(fēng)化巖層，且?guī)r面起伏較大。

2 施工方案選定

河床為透水性極強(qiáng)的卵石層，采用草袋圍堰施工則基坑坑壁和底部水壓力大，滲水嚴(yán)重，施工難度大，施工質(zhì)量無(wú)法保證。采用套箱圍堰施工則底部無(wú)法完全密封，水壓力大，無(wú)法控制水勢(shì)。

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)及施工條件，經(jīng)論證，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等方面綜合比較后，決定采用鋼筋混凝土沉井圍堰進(jìn)行施工，圍堰刃腳順巖層起伏設(shè)成高低不等鋸齒狀。

3 承臺(tái)總體施工方案

利用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)巖面，根據(jù)巖面做出鋸齒沉井。待沉井強(qiáng)度達(dá)到80%后利用長(zhǎng)臂挖機(jī)和人工配合下沉，支撐跟進(jìn)。沉井到位后利用大流量水泵將水面降低至基底，利用土袋在離沉井內(nèi)壁1m外碼一道土袋模，關(guān)閉水泵讓水位恢復(fù)后，利用導(dǎo)管和漏斗進(jìn)行水下灌注混凝土，使沉井內(nèi)壁形成一道混凝土墻，即封刃腳。待水下混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%時(shí)，將基坑水抽干開(kāi)始?jí)|層及承臺(tái)施工。

承臺(tái)開(kāi)挖施工流程為：地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)巖面→制作高低刃腳沉井→沉井下沉→水下封刃腳→墊層、承臺(tái)施工。

4 高低刃腳沉井施工

4.1 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)巖面

沉井刃腳的高低是隨巖面高低的變化而變化的，因此就需要準(zhǔn)確地探明沉井刃腳處基巖面高低變化的情況，以便決定刃腳高低的變化?，F(xiàn)場(chǎng)采用70t振動(dòng)錘振動(dòng)I36a工字鋼下沉進(jìn)行巖面探測(cè)。首先測(cè)量放樣出沉井刃腳輪廓線(xiàn)，沿沉井輪廓線(xiàn)每2m探測(cè)1點(diǎn)，若相鄰兩點(diǎn)高差變化超過(guò)0.5m，在兩點(diǎn)之間再增加探測(cè)點(diǎn)。根據(jù)探測(cè)情況，繪制巖面圖。根據(jù)巖面圖設(shè)計(jì)出鋸齒沉井圖。

4.2 沉井設(shè)計(jì)

沉井采用C35鋼筋混凝土制作。考慮到沉井下沉過(guò)程產(chǎn)生偏差，沉井設(shè)計(jì)尺寸比承臺(tái)尺寸縱向擴(kuò)大115cm、橫向擴(kuò)大105cm，利于沉井糾偏；沉井四角設(shè)倒角。沉井壁厚均采用80cm厚，沉井內(nèi)放置兩層鋼筋網(wǎng)片，拐角處鋼筋加強(qiáng)；沉井高度為3m，3m以上為人工碼土袋。沉井分兩次澆筑，第一次只澆筑沉井刃腳（70cm），第二次澆筑刃腳上部2.3m。

4.3 沉井制作

鋪設(shè)混凝土墊層：制作沉井處的地基承載力應(yīng)能滿(mǎn)足沉井自重的要求，沉井制作需要150m3砼，自重約為400t。用挖掘機(jī)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整以后，經(jīng)測(cè)量放樣確定沉井位置，將立模范圍內(nèi)下挖至水面以上50cm，澆注混凝土墊層，增強(qiáng)地基的承載力，墊層厚度15cm，寬度120cm。

內(nèi)側(cè)模：在沉井底部做70cm高的刃腳，頂寬80cm，底寬20cm，利于沉井下沉，刃腳采用土+3cm厚砂漿作為內(nèi)模，下挖0.7m。刃腳尖根據(jù)巖面呈臺(tái)階變化。

搭腳手架：沿沉井內(nèi)、外各搭設(shè)2排腳手架，以利于鋼筋綁扎和定位。腳手架間距60cm，腳手架上搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)。

綁扎鋼筋：鋼筋綁扎一次成型。

立外側(cè)模板：外側(cè)模板均采用1m×1.5m組合鋼模，模板全部經(jīng)打磨處理，并涂刷機(jī)油作為隔離劑。外模利用腳手架和方木進(jìn)行支撐加固。

澆注砼：第一次澆筑沉井刃腳部分70cm高。澆注混凝土?xí)r，分層澆注，分層厚度35cm，用振動(dòng)棒振搗施工，澆注過(guò)程中要觀察沉井是否有下沉，若發(fā)現(xiàn)有下沉現(xiàn)象，應(yīng)立即停止施工，待沉井穩(wěn)定以后二次澆注。

沉井接高：待刃腳混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，開(kāi)始安裝內(nèi)外膜，外側(cè)模板與內(nèi)側(cè)模板用拉桿加固，梅花型布置，間距50cm。澆筑混凝土前檢查鋼筋保護(hù)層。

待混凝土澆筑完成后，在沉井頂部安放一部分連接鋼筋，以防發(fā)生沉井接高。

4.4 沉井下沉

4.4.1 下沉

沉井應(yīng)連續(xù)下沉，減少中途停頓的時(shí)間。下沉過(guò)程中應(yīng)掌握土層情況，做好下沉記錄，根據(jù)不同的土質(zhì)、沉井大小及沉井下沉深度等，選用最有利的下沉方法，考慮到樁基筑島施工時(shí)，填筑了大量的片石、粘土以及地層為卵石層，人工挖除及用高壓水槍很難下沉沉井，所以我部采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)配合人工分層挖除井內(nèi)土和卵石使沉井下沉。

沉井下沉?xí)r，沉井內(nèi)除河卵石應(yīng)先從中間開(kāi)始，對(duì)稱(chēng)、均勻地逐步向刃腳處挖，沉井外側(cè)所受的土壓力或水壓力要均勻，以免沉井產(chǎn)生不均勻沉降，從而造成沉井的開(kāi)裂。

下沉過(guò)程中隨時(shí)調(diào)整沉井的傾斜和位移，從井內(nèi)挖出的棄土及時(shí)運(yùn)走。

在沉井下沉過(guò)程中派專(zhuān)人檢查，一旦發(fā)現(xiàn)混凝土有開(kāi)裂現(xiàn)象立即停止下沉，必要時(shí)用Φ630mm鋼管樁沿縱橋向安裝內(nèi)支撐進(jìn)行加固。

當(dāng)沉井下沉至水面以下時(shí)，利用2臺(tái)400m3/h的污水泵進(jìn)行抽水，臨近承臺(tái)底時(shí)，由于四周水壓較大，造成抽水很難使水面下降，人工無(wú)法進(jìn)行刃腳除土。此時(shí)開(kāi)挖集水井進(jìn)行抽水，使水面下降，沉井下沉，具體集水井?dāng)?shù)量與尺寸由現(xiàn)場(chǎng)水壓而定。最終沉井下沉至承臺(tái)底標(biāo)高以下50cm。

4.4.2 糾偏

沉井下沉?xí)r，井內(nèi)除土先從中間開(kāi)始均勻?qū)ΨQ(chēng)地逐步向刃腳處分層取土，使其均勻下沉，防止偏斜。沉井棄土盡量遠(yuǎn)離沉井，防止因棄土而造成的偏壓，使沉井發(fā)生偏斜現(xiàn)象。

如果沉井在下沉過(guò)程中發(fā)生偏斜可分成幾種情況進(jìn)行糾偏處理：

當(dāng)沉井入土不深時(shí)，可利用偏除土的方法使沉井在下沉過(guò)程中逐漸糾正偏差。

當(dāng)沉井入土一半時(shí)，用偏除土的方法無(wú)法糾正，可在沉井高的一側(cè)外挖土，挖土的深度、寬度以能糾正沉井偏斜為宜。

如果沉井入土達(dá)一半以上時(shí)，外側(cè)深挖土不宜采納時(shí)，可在外側(cè)先挖一定深度，再在高的一側(cè)沉井頂面配一定的重量糾偏；必要時(shí)采用爆破震動(dòng)方法，但必須控制爆破位置及裝藥量，以免其對(duì)沉井造成破壞。

如果沉井發(fā)生中線(xiàn)位移時(shí)，可先有意偏除土使沉井向偏位的方向傾斜，然后沿傾斜的方向下沉，直至沉井底面中心與設(shè)計(jì)中心位置相合或接近時(shí)，再將傾斜糾正或至相反方向傾斜一些，最后調(diào)整至傾斜和位移都在容許偏差范圍內(nèi)為止。

4.4.3 允許偏差

沉井頂、底面中心與設(shè)計(jì)中心在平面縱橫向的位移（包括因傾斜而產(chǎn)生的位移）均不得大于沉井高度的1/50；沉井的最大傾斜度不得大于沉井高度的1/50。

4.5 封刃腳

由于處在透水層，當(dāng)水抽至基底時(shí)基坑內(nèi)外水壓差太大，且刃腳處全是高速流水，如果按普通刃腳處理無(wú)法將水隔離，所以選擇水下混凝土封刃腳。

4.5.1 抽水

選擇2臺(tái)400m3/h水泵進(jìn)行抽水臨近承臺(tái)底時(shí)，四周水壓太大，此時(shí)開(kāi)挖集水井進(jìn)行抽水，使水面下降至基底能作業(yè)。

4.5.2 安裝土袋模

在填筑平臺(tái)上裝足夠的土袋，用長(zhǎng)臂挖機(jī)運(yùn)送至基底。人工在距沉井內(nèi)壁1m以外堆碼土袋模，土袋模厚1m（太窄容易被水下混凝土壓塌），高度1.5m（鋸齒沉井刃腳高度不一致）。堆碼時(shí)注意土袋交錯(cuò)布置，以增加穩(wěn)定性。

4.5.3 水位恢復(fù)

將水泵關(guān)閉并提升至岸邊，待水位恢復(fù)至河水位。

4.5.4 安裝導(dǎo)管和漏斗

導(dǎo)管必須經(jīng)過(guò)氣密性實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)管接頭嚴(yán)密不漏水。導(dǎo)管高出沉井面50cm以上，增加落差，保證封底質(zhì)量。漏斗盡量選用大方量漏斗，大于2.5m3為宜，料斗配底蓋方便初灌。導(dǎo)管和漏斗可在岸邊組裝完畢用吊車(chē)吊入。

4.5.5 灌注水下混凝土

混凝土采用C35，利用罐車(chē)運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，泵送入斗。待斗內(nèi)混凝土占漏斗體積的90%時(shí)，吊車(chē)小鉤迅速提起漏斗底蓋，同時(shí)泵送不停，形成水下混凝土的初灌。在灌注過(guò)程中，可用竹竿探測(cè)混凝土面和位置。當(dāng)混凝土面高出土袋模20cm時(shí)，停止灌注。根據(jù)混凝土位置進(jìn)行多點(diǎn)灌注，間距2～3m為宜，灌注點(diǎn)盡量加密。

待混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%時(shí)，將水位降至基底，如發(fā)現(xiàn)有大股水流，將此處松散混凝土鑿除并在此處再次灌注水下混凝土。直至水位降至基底沒(méi)有大股水流為止，少量水流可以用小流量水泵進(jìn)行外排。

4.6 沉井下沉監(jiān)測(cè)

沉井下沉過(guò)程中，經(jīng)常觀測(cè)沉降的傾斜度和刃腳踏面的高程，在刃腳深度未及沉井高度的1/3時(shí)，重點(diǎn)觀測(cè)沉井的傾斜度；當(dāng)沉井刃腳踏面高程下沉到距設(shè)計(jì)高度約2m時(shí)，加強(qiáng)對(duì)踏面高程及下沉量的觀測(cè)。

5 墊層、承臺(tái)施工

降水至基底，在承臺(tái)尺寸外設(shè)置排水溝，保證澆筑墊層時(shí)，承臺(tái)范圍內(nèi)沒(méi)有流水。將基底大致整平，澆筑30cm以上的墊層。墊層混凝土采用C15混凝土。待墊層混凝土強(qiáng)度達(dá)到后可進(jìn)行樁基樁頭清理以及承臺(tái)施工。

6 資源配備

主要設(shè)備：混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)3輛、混凝土輸送泵2臺(tái)、挖掘機(jī)3臺(tái)、汽車(chē)吊2臺(tái)、空壓機(jī)3臺(tái)、污水泵6臺(tái)、吸泥機(jī)5臺(tái)、抽水機(jī)6臺(tái)、鋼筋加工機(jī)械3套、振搗棒6臺(tái)。

主要工種：鋼筋工20人、木工10人、混凝土工10人、挖土吸泥工10人、測(cè)量工4人、電工2人。

7 結(jié)束語(yǔ)

采用混凝土沉井圍堰防護(hù)施工承臺(tái)對(duì)周邊影響較小，相對(duì)直接開(kāi)挖工程量小、質(zhì)量可靠，相對(duì)套箱圍堰成本低，且沉井為預(yù)制品、縮短了工期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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