大型沉井封底施工工藝研究

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，立即對沉井12個井孔分區(qū)清基找平后分兩個區(qū)進行封底混凝土施工，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，水位受長江徑流與潮汐雙重影響，主要受長江徑流控制，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3個多小時，落潮歷時8個多小時，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。細圓礫土:灰色、灰黃色，飽和，密實狀，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:施工準備→清基→檢查驗收→封底平臺布置→導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行。沉井清基在沉井下沉到距設(shè)計標高2 m時開始，采用小型吸泥機控制排碴及下沉速度，控制各個井孔泥面標高基本一致，不形成較大鍋底，避免沉井下沉過程中對基底土層的更大擾動。清理采用吸泥機和高壓射水，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)計要求。鍋底尺寸滿足要求后，對封底范圍內(nèi)的刃腳及沉井內(nèi)壁上的附著物進行清凈。同時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。高壓射水管對稱開孔，以便于貼近井壁進行清理。按設(shè)計要求及施工規(guī)范驗收清基質(zhì)量，包括井壁粘泥清除、浮土沉淀厚度、刃腳底面及井孔標高等。

2.2 封底平臺布置

封底平臺采用單層雙排貝雷梁支架，支架支承于龍門吊機軌道支架上。每個井孔共布置3組貝雷梁支架，上面鋪設(shè)鋼模板作為操作平臺，平臺四周設(shè)置防護欄桿。根據(jù)封底混凝土澆筑分區(qū)，需在對應的井孔頂面布置施工平臺，總共需安裝2次封底施工平臺。封底時，單個井孔共布置2套或3套導管，3組支架，其中2組支架上通過卡箍安裝固定相應導管。井孔內(nèi)所布置導管的覆蓋半徑需包含沉井單個井孔底面范圍。

封底平臺布置見圖1。

圖1 封底平臺布置圖

2.3 導管布置

導管基本節(jié)長度為12 m，每套導管均配有長度不等的調(diào)整節(jié)，調(diào)整節(jié)裝于頂部，便于封底時導管的提升拆除，以控制導管的埋深。導管節(jié)段之間，料斗與導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，對每套導管逐套進行水密性和壓力性試驗，試驗壓力取水壓的1.5倍。

封底混凝土導管在澆筑分區(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，混凝土流動半徑不小于7 m。導管編號(對應導管拔球順序)見圖2。

圖2 導管布置圖

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)定的標準以設(shè)計要求為準，一般為8 h內(nèi)下沉量不大于10 mm即可認為沉井已穩(wěn)定，可開始封底。

2.4.1 儲料斗的布置

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

2.4.2 測點布置

在沉井封底混凝土澆筑過程中，為準確掌握混凝土頂面高程，應布置足夠數(shù)量的測量控制點，按一定的時間頻率進行測量觀測?；炷帘怀辆鬃匀环指?，單個井孔內(nèi)的測點主要根據(jù)混凝土面標高特征點進行布置。每個澆筑點及測點處平臺標高提前測出，作為測量混凝土面的基準點，并用油漆標示在該點處。單個井孔的測點布置如圖3所示。

圖3 測點布置圖

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，每小時實際供混凝土量為200 m3左右，混凝土必須嚴格按施工配合比拌制，應嚴格控制外加劑的水劑濃度和計量精度，攪拌時間不少于90 s，并觀測出料質(zhì)量，攪拌不均的不得采用，防止堵管?；炷翝仓r，實驗室人員在澆筑過程中隨時觀察混凝土質(zhì)量，定時抽檢混凝土坍落度，并根據(jù)砂石料的含水率等現(xiàn)場實際情況，在保證水灰比不變的情況下，隨時調(diào)整用水量。根據(jù)不同類型井孔適當調(diào)整混凝土澆筑速度，混凝土拌和船應備料充足并保證設(shè)備正常運行并做好檢修準備，砂石料及水泥船需按計劃進場保證原材料充足。首批混凝土灌注采用隔水薄膜拔塞法，薄膜鋪設(shè)前應在小料斗底部涂抹薄層洗衣粉水。漏斗與導管之間用快速接頭連接，封底前，必須實測每根導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，待儲料斗內(nèi)儲滿10 m3后開啟儲料斗斗門，混凝土通過溜槽進入對應封口導管的小料斗，當小料斗內(nèi)灌滿混凝土后用塔吊立即吊出塞子，使隔水膜隨導管內(nèi)混凝土下落。在儲料斗放料的同時，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中導管編號的先后順序依次進行各導管的首批混凝土灌注。各導管首批混凝土灌注埋置深度為0.8 m，正常灌注過程中，每根導管的混凝土灌注間歇時間不宜超過30 min，值班技術(shù)員做好導管的灌注記錄。在灌注過程中應注意控制每一澆筑點標高，每灌注一次，能引起混凝土面變動的點即該導管作用半徑范圍內(nèi)的測點都要測一次，并記錄灌注、測量時間。

還應控制并要求現(xiàn)場定時繪制混凝土面標高線，低的地方及時補充混凝土，高差不得大于1.5 m，自流平，自密實。通過混凝土澆筑方量和實測澆筑高度提升導管及時拆卸導管，并注意協(xié)調(diào)各導管澆筑速度使井孔內(nèi)混凝土保持大致相同的標高。同時應注意混凝土的堆高和擴展情況，正確地調(diào)整坍落度和導管埋深，使每盤混凝土灌注后形成適宜的堆高和不陡于1∶5的流動坡度，提升導管應嚴格使導管不進水。井孔封底混凝土頂面澆筑至離刃腳的標高以上12 m高度處為止，在混凝土面澆筑到距離預計高度約50 cm時控制澆筑速度，加強觀測，嚴格控制封底混凝土終澆標高。根據(jù)現(xiàn)場測點的實測混凝土面高程，確定該點是否終止?jié)仓?，終止?jié)仓吧咸釋Ч?，適當減小埋深，盡量排空導管內(nèi)混凝土，使其表面平整?；炷翝仓R近結(jié)束時，全面測出混凝土面標高，重點檢測導管作用半徑相交處、周邊倒角等部位，根據(jù)結(jié)果對標高偏低的測點附近導管增加澆筑量，力求混凝土頂面平整;并保證厚度達要求，當所有測點均符合要求后，暫?；炷翝仓⒑藢炷恋墓嗳霐?shù)量，以確定所測混凝土的高度是否準確，當確定混凝土的頂面標高到位后終止混凝土澆筑，拆除灌注導管，沖洗堆放。待混凝土灌注完后拆除儲料斗及其支架等設(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、導管接頭滲水等情況。3)封底混凝土施工完成標志著主橋3號墩基礎(chǔ)從鋼沉井制造、運輸、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［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.路橋施工計算手冊［M］.北京:人民交通出版社，2001:5.