馮復(fù)興FENG Fu-xing

（中鐵十四局集團(tuán)第三工程有限公司，兗州272100）

1 工程概況

黃河特大橋位于晉陜交界處的延水關(guān)，從陜西岸起始、跨越黃河，終點(diǎn)達(dá)到山西岸，為一座特大橋，全長(zhǎng)1072米。中心里程K115+953，最大橋高150多米，主橋墩柱均為空心薄壁高墩，最大墩高141m。

主橋墩5#、6#墩為群樁基礎(chǔ)，每墩24根樁基，平均樁長(zhǎng)21米，采用整體式承臺(tái)，尺寸為24.2米×15.8米×5.0米，為大體積承臺(tái)。承臺(tái)頂在河床表面以下，水深最大達(dá)5米，施工工作面需求大。區(qū)內(nèi)黃河徑流量年內(nèi)分配很不均勻，夏季7～9月多現(xiàn)暴雨引起的洪水，冬季多現(xiàn)漂流浮冰。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)顯示，20年一遇洪水流量19600m3/s，水位高程544.26m。壅水高度0.56m，設(shè)計(jì)水位544.82m。

主橋位主要為卵石土、強(qiáng)風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化砂巖。河道主墩5#、6#墩地質(zhì)柱樁圖如圖1。

2 圍堰方案比選

2.1 難點(diǎn)分析

主橋5#、6#墩位于河灘處，基坑開挖后遇水宜坍塌，需采用圍堰進(jìn)行施工。為方便施工，在汛期到來之前把圍堰下沉到位，工期緊迫；卵石土地質(zhì)，承載力及摩擦力均較大，圍堰下沉較為困難，且設(shè)計(jì)承臺(tái)為整體式承臺(tái)，圍堰結(jié)構(gòu)尺寸較大，下沉施工風(fēng)險(xiǎn)較大。

圖1 5#、6#墩地質(zhì)柱狀圖

表1 5#、6#墩施工基本情況

2.2 可供選擇的圍堰方案

方案一：鋼筋砼沉井圍堰施工方案。在5#、6#墩處筑島，就地澆筑鋼砼沉井，完成后下沉，最后在沉井頂部搭設(shè)貝雷梁平臺(tái)施工樁基。沉井高12m。圍堰采用圓形結(jié)構(gòu)。沉井內(nèi)徑30m，外徑32m，沉井壁厚為1.0m、0.8m和0.5m不等。底部0.8m高度采用1cm鋼板包裹。

方案二：鋼板樁圍堰施工方案。先進(jìn)行樁基施工，然后插打鋼板樁，進(jìn)行承臺(tái)施工。采用拉森V型，采用15m長(zhǎng)鋼板樁，四層圍囹支撐；圍堰尺寸25.6*16.8m。鋼板樁打入采用汽車吊配合90t振動(dòng)錘，承臺(tái)開挖采用長(zhǎng)臂液壓抓斗配合吸泥泵開挖。

方案三：雙壁鋼圍堰施工方案。先搭設(shè)樁基施工平臺(tái)施工樁基，待樁基施工完畢后吊裝雙壁鋼圍堰，就位后進(jìn)行封底然后施工承臺(tái)。鋼圍堰外徑為32m，內(nèi)徑為30m。圍堰外壁采用6mm厚的鋼板，內(nèi)壁為4mm厚的鋼板，內(nèi)外壁間距為100cm，圍堰高度12m。

2.3 方案對(duì)比分析（表2）

綜合分析：建議采用鋼筋砼沉井施工，可與鋼便橋、砼拌和站建設(shè)同時(shí)進(jìn)行，縮短主橋基礎(chǔ)施工工期，圍堰下沉到位后，主橋施工基本不受洪水影響，對(duì)主橋基礎(chǔ)施工有利。

3 沉井施工工藝

沉井采用圓形結(jié)構(gòu)，C25混凝土，外徑32m，沉井壁厚從下到上分別為1.0m、0.8m、0.5m 階梯型結(jié)構(gòu)。采取分節(jié)預(yù)制，分節(jié)下沉施工。第一次預(yù)制1.5m（刃腳，不下沉），第二次預(yù)制3m，挖土下沉4m后停止下沉。第三次預(yù)制3m，挖土下沉3m后停止下沉，第四次預(yù)制3m，下沉1.5m到設(shè)計(jì)位置。第五次預(yù)制剩余1.5m。沉井下沉采用挖土排水下沉，挖土采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)、抓斗配合或空氣吸泥機(jī)清除沉井內(nèi)壁土石方。

3.1 施工準(zhǔn)備

在沉井圍堰設(shè)計(jì)位置范圍內(nèi)填卵石土進(jìn)行筑島，填土頂面寬度需要超過沉井外壁1.0m以上，筑島四周采用草袋圍堰進(jìn)行防護(hù)，防止水流對(duì)平臺(tái)的沖刷。筑島圍堰頂面高出目前黃河既有水位1.0m。將島上雜物清理干凈，對(duì)頂面進(jìn)行平整，并做好人力、材料、設(shè)備準(zhǔn)備。

3.2 測(cè)量定位

按沉井位置放出準(zhǔn)確的中線點(diǎn)及外邊線。在輪廓線外圍50cm處放出檢查點(diǎn)，便于控制、檢查沉井位置。

3.3 墊層制作

表2 圍堰方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

對(duì)沉井刃腳2.0m寬度的范圍內(nèi)地基夯實(shí)，鋪設(shè)砂墊層精確找平，再抹5cm厚砂漿作為沉井刃腳基礎(chǔ)。

圖2 沉井刃腳示意圖

砂漿找平層鋪設(shè)完畢，立模澆筑沉井刃腳以下素混凝土墊層，素混凝土墊層厚度為15cm，澆筑過程中環(huán)向每隔3～5m利用竹膠板隔開，方便拆除。

素混凝土墊層采用C15混凝土制作，制作過程中必須保證混凝土刃腳的尺寸及形狀。

3.4 刃腳制作

綁扎刃腳鋼筋時(shí)，因豎向井壁插筋較高，為了確保鋼筋位置正確，在綁扎前先搭設(shè)鋼管架。鋼筋安裝綁扎時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制各種鋼筋的搭接長(zhǎng)度和錨固長(zhǎng)度，焊接鋼筋應(yīng)留有足夠的焊接規(guī)定長(zhǎng)度。在安裝刃腳鋼筋時(shí)，要預(yù)埋好底板及預(yù)留洞口的插筋，確?；炷翝沧⒌恼w性。

3.5 沉井模板

將已準(zhǔn)備好的模板吊裝就位，具體工藝流程如下：

安裝前檢查——內(nèi)側(cè)模板吊裝就位——安裝斜撐——清理雜物——插入對(duì)拉螺栓——安裝就位外側(cè)模板——安裝斜撐——調(diào)整模板位置——緊固穿墻螺栓——斜撐固定。

安裝模板注意事項(xiàng)：由于分節(jié)澆筑，因此在支立第二節(jié)模板時(shí)，不宜直接支撐在地面上，以免沉井因自重增加而產(chǎn)生沉降，使新澆筑的混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉力，造成裂縫。

模板安裝完畢后，全面檢查扣件、螺栓、斜撐是否堅(jiān)固、穩(wěn)定，模板拼縫及下口是否嚴(yán)密。

3.6 混凝土澆筑

混凝土澆筑時(shí)，采用分層澆筑，每次澆筑厚度控制在40cm左右。刃腳部分，因尺寸較小鋼筋較密，振動(dòng)棒的頻率應(yīng)加強(qiáng)。為了控制混凝土澆筑過程，在沉井的四周設(shè)立沉降觀測(cè)點(diǎn)，混凝土澆筑一層進(jìn)行測(cè)量一次，如發(fā)現(xiàn)一側(cè)傾斜過大，則另一側(cè)須加快進(jìn)度。

3.7 開挖下沉

沉井下沉采用挖土下沉法，依靠沉井自重下沉到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，第一節(jié)沉井下沉必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度才可以下沉。下沉前應(yīng)將井內(nèi)的所有雜物清除干凈，準(zhǔn)備工作就緒后，先對(duì)稱、同步地敲碎刃腳下素混凝土墊層，隨敲隨填夯黃砂，在刃腳內(nèi)外應(yīng)填筑成小土堤，并分層夯實(shí)，同時(shí)加強(qiáng)觀察，注意下沉是否均勻。

根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)資料，沉井處地質(zhì)為卵石土，采用抽水法降低沉井內(nèi)水位。卵石較多且直徑較大時(shí)，采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)對(duì)稱挖土，高壓水槍配合；當(dāng)下層卵石較小時(shí)，可采用大功率清土吸泥設(shè)備，高壓水槍配合。沉井下沉前在沉井外井壁上劃好水平線，標(biāo)注刻度，便于下沉速度觀察，在井內(nèi)掛好線錘測(cè)傾斜度。

沉井挖土應(yīng)注意均勻?qū)ΨQ，由中心向刃腳四周開挖，挖土?xí)r控制每層30～50cm。挖出的土采用自卸汽車運(yùn)走。井內(nèi)挖土始終應(yīng)保持中間稍低于四周，但高差需控制在1m之內(nèi)，防止突沉造成沉井四周地面沉陷和沉井傾斜的危險(xiǎn)。對(duì)井內(nèi)四周的垂線密切注意，并在沉井四周設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，加強(qiáng)下沉過程中觀測(cè)，發(fā)生偏移、扭曲等及時(shí)糾正。沉井施工過程中，須對(duì)周圍環(huán)境的變形、沉降進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)。

沉井下沉初階段糾偏應(yīng)根據(jù)“多沉則少挖，少沉則多挖”的原則，刃腳下挖土要逐步擴(kuò)大，不能一次過量掏空，不能通過大量挖土來糾偏，糾偏應(yīng)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)隨偏隨糾，當(dāng)沉井偏斜達(dá)到允許值的1/4時(shí)，便要糾偏，下沉過程中要勤測(cè)、勤糾、緩糾。

沉井每下沉一次檢查一次垂直度與中心軸線。隨時(shí)檢查沉井水平度面高程，加強(qiáng)監(jiān)護(hù)，對(duì)地下水及時(shí)排除。

下沉至接近設(shè)計(jì)標(biāo)高1m時(shí)，應(yīng)減速下沉，記錄下沉的速度。最后20～30cm處停止開挖，觀測(cè)沉井在不開挖的情況下的下沉速度，確保沉井下沉標(biāo)高嚴(yán)格控制在范圍內(nèi)。如發(fā)現(xiàn)特殊土質(zhì)，應(yīng)及時(shí)報(bào)告，提前做好預(yù)防措施。

3.8 沉井封底

沉井施工完成后，埋設(shè)24個(gè)長(zhǎng)鋼護(hù)筒，將護(hù)筒直接利用[30槽鋼連接，利用鋼護(hù)筒當(dāng)支撐作為鉆孔平臺(tái)。然后進(jìn)行沉井封底施工，采用水下砼封底施工。封底用Φ30cm的導(dǎo)管進(jìn)行圍堰內(nèi)水下混凝土封底，導(dǎo)管在沉井中心布設(shè)1根，然后沿5m、10m半徑環(huán)形布設(shè)，封底過程中，根據(jù)封底砼流動(dòng)性，可對(duì)安裝的導(dǎo)管位置進(jìn)行調(diào)整，確保封底砼質(zhì)量滿足要求。每根混凝土導(dǎo)管長(zhǎng)12.5m，每根導(dǎo)管的頂端均設(shè)一個(gè)1m3的漏斗，每個(gè)漏斗下端設(shè)有閘門閥。封底前后設(shè)置測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)點(diǎn)標(biāo)高的測(cè)定，施工期間派專人負(fù)責(zé)測(cè)量，確保封底厚度基本一致。

4 結(jié)束語

黃河特大橋主河道5#、6#主墩利用大體積圓形沉井做圍堰，解決了在中密卵石地基河道施工墩基礎(chǔ)的困難，利用沉井作為鉆孔平臺(tái)，加快了施工速度，保證了在黃河上施工的安全。在卵石土中，沉井施工優(yōu)于鋼板樁、雙壁鋼圍堰，施工簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，取得了良好的效果。為以后同類地質(zhì)情況下的水中施工積累經(jīng)驗(yàn)。

[1]JTG/T F20-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].人民交通出版社,2011.

[2]蔡振杰.淺談大型沉井在軟基中的施工技術(shù)[J].福建建筑,2006,2:106-107.

[3]劉加峰.特大超深沉井的下沉施工技術(shù)，1998(03).