FK2+760-FK3+460老擋墻水下混凝土加固施工技術(shù)方案

丁永年

摘要：E FK2+760-FK3+460段路基防護(hù)原設(shè)計為拆除原有老擋墻防護(hù)新建，后結(jié)合現(xiàn)場實際情況，考慮到新建擋墻工期長，成本大，并且太湖水較深擋墻施工需要圍堰，對太湖造成污染，設(shè)計最終變更為利用原有老擋墻。但考慮老擋墻設(shè)計等級、已使用年限和新建路基加高荷載增大等因素，必須對老擋墻進(jìn)行加固。本文對水下老擋墻混凝土施工進(jìn)行了設(shè)計計算。

關(guān)鍵詞：水下老擋墻；水下混凝土施工；模板設(shè)計計算；質(zhì)量控制

中圖分類號：U445.72文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674―3024（2016）07―69―02

前言

FK2+760-FK3+460老擋墻位于蘇州吳中區(qū)金庭環(huán)島公路，金庭西山為一座旅游島，一年四季風(fēng)光旖旎，景色秀人，游人如織，本公路是一條環(huán)境要求很高的生態(tài)旅游公路，整個設(shè)計施工理念盡量做到少影響周邊環(huán)境，少占土地，少占太湖水域，因此對工程的質(zhì)量、進(jìn)度、安全文明施工等方面的要求很高。

1工程概況

FK2+760-FK3+460段路基防護(hù)原設(shè)計為拆除原有老擋墻防護(hù)新建，后結(jié)合現(xiàn)場實際情況，考慮到新建擋墻工期長，成本大，并且太湖水較深擋墻施工需要圍堰，對太湖造成污染，設(shè)計最終變更為利用原有老擋墻。但考慮老擋墻設(shè)計等級、已使用年限和新建路基加高荷載增大等因素，必須對老擋墻進(jìn)行加固。擋墻加固設(shè)計為在老擋墻外側(cè)填筑30cm塊石+220cm厚水下混凝土+100cm高普通混凝土，塊石填筑低標(biāo)高為-1.0m，加固混凝土定標(biāo)高為2.5m，太湖常水位為1.5m。碎石層寬度3.8m，水下混凝土寬度3.5m。

2施工準(zhǔn)備

2.1人員、機(jī)械、材料等準(zhǔn)備

因水下混凝土施工技術(shù)要求高，施工難度較大，項目部組織專業(yè)隊伍施工。施工隊人員包括施工隊長1人，技術(shù)人員2人，專業(yè)技術(shù)工人5人，普工若干人，施工人員數(shù)量根據(jù)施工進(jìn)度和施工強(qiáng)度進(jìn)行靈活組織安排。主要施工機(jī)械挖掘機(jī)2臺，16T吊車1臺，運輸車輛10輛，混凝土罐車若干輛，施工機(jī)械根據(jù)施工進(jìn)度和施工強(qiáng)度進(jìn)行靈活組織進(jìn)場。主要材料設(shè)計量包括C20水下混凝土7490立方米，塊石墊層798立方米，混凝土采用商品混凝土，塊石盡量利用山體開挖石塊，所以材料數(shù)量質(zhì)量均能滿足擋墻施工進(jìn)度強(qiáng)度的要求，其他周轉(zhuǎn)性材料、輔助材料根據(jù)施工組織計劃進(jìn)場，做到人員、機(jī)械、材料與流水施工組織安排相協(xié)調(diào)。

2.2施工技術(shù)準(zhǔn)備

（1）在施工前，新項目部對所有施工人員進(jìn)行書面技術(shù)交底，講清楚設(shè)計圖紙內(nèi)容、施工技術(shù)要求、施工總體方案、施工難點與注意事項、施工安全與文明施工要求等，并且所有施工人員必須簽字確認(rèn)，做到對擋墻加固施工質(zhì)量的可追溯。

（2）根據(jù)現(xiàn)場情況確定總體施工技術(shù)方案。因太湖水較深，下水地質(zhì)不明，為確保老擋墻外側(cè)加固最關(guān)鍵的水下地基質(zhì)量，采用填土高出太湖常水位排淤+反開挖水下拋石擠淤+施打鋼板樁模板支護(hù)安裝+水下混凝土澆筑的總體施工方案。

（3）施工材料質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。水下C20混凝土必須按水下混凝土的試驗規(guī)程進(jìn)行配合比試驗，強(qiáng)度和施工和易性必須符合設(shè)計要求，塌落度應(yīng)控制在180-220mm。塊石強(qiáng)度應(yīng)大于30Mpa，外形應(yīng)做到大致方正，減少針尖片含量。

（4）施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。所有工序應(yīng)符合《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10--2006）和《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50--2011）的要求，成品滿足《公路工程質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T F80/1--2004）的要求。

3 30cm厚水下塊石擠淤施工工藝

30cm厚水下塊石擠淤施工采用填土排淤+反開挖后水下拋石擠淤的方案。具體施工工藝詳述如下：

3.1水下地形地貌測量

因太湖水較深，下水地質(zhì)不明，首先必須對施工區(qū)域內(nèi)的水下地形地貌進(jìn)行測量。經(jīng)測量水面標(biāo)高為1.5m左右，淤泥平均頂標(biāo)高為0.00m左右，用插入式測得淤泥層厚度約為0.8m左右，根據(jù)設(shè)計圖計算，排淤寬度按5.0計，填土排淤量為700*5.00*0.8=2800m3。

3.2填土排淤施工工藝

填土采用8T自卸汽車運土，1.0m3為挖掘機(jī)挖裝整平填筑，填筑由老擋墻內(nèi)側(cè)向外側(cè)依次填筑，確保有利于排除淤泥。填土頂寬為5.0m，填土高出太湖常水位0.5m后，作為挖掘機(jī)停機(jī)面和工作面，對填土進(jìn)行整平壓實。采用進(jìn)位法施工，依次連續(xù)進(jìn)行填土作業(yè)，便于減少土流失。等土體整平壓實后，做好沉降觀測工作，做到土體自然沉降不少于15天，沉降量總體趨于穩(wěn)定。按設(shè)計圖和現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)，填土低標(biāo)高按淤泥定頂高計算即-0.8m，填筑厚度為0.8+2m=2.8m，水中坡度參照E線取土坑的坡度按1：2計，填筑土方量為（5+5+2.8*2）*2.8/2*700=15288m3，運距為10Km。

3.3反開挖水下拋石擠淤施工工藝

在填土沉降基本穩(wěn)定后，根據(jù)施工流水組織長度進(jìn)行土方開挖作業(yè)，同時進(jìn)行水下混凝土外側(cè)模板支撐20#槽鋼的施打工作。挖土作業(yè)采用挖一段約3-5m，標(biāo)高尺寸合格拋石擠淤一段，相應(yīng)施打好鋼板樁。挖土作業(yè)前必須備足塊石，為確保水下塊石基礎(chǔ)的抗滑穩(wěn)定性，塊石應(yīng)壓入水下土質(zhì)地基中至少10cm深，并用挖機(jī)斗充分夯實，然后鋪設(shè)10cm后的碎石墊層，填充塊石空隙和保證水下模板安裝。具體牽涉到個工程量如下：

（1）水下反開挖土方量：（5+5+3*2）*3/2*700=16800m3，填筑頂標(biāo)高為2.0m，設(shè)計開挖低標(biāo)高為-1.0m。

（2）塊石工程量與設(shè)計一致，為0.3*700*3.8m=798m3，但頂面按施工組織要求應(yīng)增加10cm厚碎石墊層，即798/3=266m3。

3.4水下混凝土澆筑模板支撐安裝

（1）模板安裝分段長度確定。為確保水下混凝土的澆筑質(zhì)量，澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，綜合混凝土的供應(yīng)情況和老擋土墻的沉降縫分段長度，決定每次分段長度為15m，每次澆筑混凝土量為2.2*3.5*15=115.5m3。

（2）模板與模板支撐方式總體設(shè)計。主體豎向支撐采用槽鋼打入土體，打入深度為2-3m，面板采用2cm厚竹膠板，橫木采用小方木。具體設(shè)計計算如下：

a.豎向槽鋼型號與間距確定。主要考慮混凝土的側(cè)壓力，水下混凝土按浮容重r計，混凝土高度按2.2m計。側(cè)混凝土的側(cè)壓力為p混=15*2.2=33KN/m2，再考慮混凝土的振搗力4KN/m2，澆筑傾倒力2.54KN/m2，則p總=39.5KN/m2。

按強(qiáng)度和剛度要求確定豎肋槽鋼的間距和型號。豎肋按剛性懸臂梁計算。則其線荷載q=39.5*2.2=86.9KN/m，M=ql2/6/2=35.0KN.m，假定間距為50cm，型號為[32，則σ=M/W=35.0/（136.1*2）=128.5Mpa <140Mpa，強(qiáng)度符合要求。

驗算其剛度。f=ql4/（30EI）=39.5*2.24/（30*2.1*1011*304.7*2）=24mm，剛度超過施工技術(shù)規(guī)范要求。實際施工中每根槽鋼頂部用φ12.7mm鋼絲繩與老擋墻相連，保證其剛度符合要求。綜合上述豎肋采用[32，每根長度6米，間距為50cm，每段澆筑長度15m，共分47段，每個橫斷面長3.5m，共需8個槽鋼，全線老擋土墻加固共需[32為（700/0.5+47*8）*6*38.07kg/m=405673.9kg。

b.橫肋方木截面大小與間距確定。橫肋采用方木，面板采用20mm厚竹膠板，橫肋強(qiáng)度、剛度按3跨連續(xù)梁計算。

M=ql2/10=86.90.5*0.5/10=2.18KN.m，則橫木需截面抗彎拉模量

W=M/（σ）=2.18/13=167cm3。一根8*8cm方木的截面模量為83/6

=95.3cm3，采用2跟方木，抗彎模量為190.3cm3，符合要求。

驗算其剛度。f=ql4/（150EI）=86.9*0.54/（150*9*109*84/ 12*2）= 0.9mm，

小于500/400=1.25mm，符合要求。綜合上述，橫肋采用8*8cm方木，間距為50cm，面板采用20mm竹膠板。不考慮周轉(zhuǎn)需8*8cm方木5*（710+47*3.5）*0.08*0.08=227.98m3，需面板700*2.2+47*2.2*3.5

=1901.9m2。

3.5水下混凝土澆筑

混凝土澆筑前，模板尺寸、標(biāo)高、垂直度、穩(wěn)定性等及回填塊石定標(biāo)高等，自檢合格后報監(jiān)理工程師認(rèn)可后方可進(jìn)行水下混凝土澆筑。分段澆筑長度為15m，經(jīng)計算一次連續(xù)澆筑量為115.5m3。澆筑采用16T汽車吊配料斗導(dǎo)管進(jìn)行水下澆筑。料斗容量應(yīng)不小于2.05m3，保證初灌導(dǎo)管埋深不小于30cm，導(dǎo)管直徑為25cm。澆筑過程中應(yīng)注意如下：

（1）混凝土塌落度必須符合要求。塌落度應(yīng)控制在180-220mm，級配合理，施工和易性好。

（2）澆筑前必須有足夠數(shù)量的混凝土罐車待機(jī)，待機(jī)車輛不少于4輛，并能保證初灌混凝土導(dǎo)管埋深不小于30cm。

（3）混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。在澆筑過程中應(yīng)密切關(guān)注混凝土面上升和導(dǎo)管埋深。寬度方向（只有3.5m）設(shè)一個澆筑點，長度方向（15m）設(shè)4個澆筑點，當(dāng)?shù)谝粋€澆筑點混凝土面上升超過50cm時，為避免混凝土流程過大，導(dǎo)致混凝土流失影響質(zhì)量，將導(dǎo)管移至下一澆筑點澆筑，依次類推連續(xù)進(jìn)行，必須保證下層混凝土未初凝前澆筑上層混凝土。

（4）如果終完混凝土標(biāo)高有高出水面的情況，必須振搗密實，同時為保證上下層混凝土連接，表面應(yīng)拉毛處理，條件允許可以按要求均勻設(shè)置石筍。

3.6水上部分混凝土澆筑

水上部分混凝土澆筑按常規(guī)施工工藝進(jìn)行，保證模板安裝必須符合橋涵施工技術(shù)規(guī)范要求，混凝土充分振搗密實，其標(biāo)志為表面平坦泛漿不冒氣泡。同時加強(qiáng)對混凝土的保濕養(yǎng)生。

3.7PDTA循環(huán)總結(jié)提高

因該混凝土水下澆筑工藝，既要保證滬寧圖的密實度和外形尺寸及表面平整度直順度外觀等，不太常見。為進(jìn)一步提升其澆筑質(zhì)量，應(yīng)對第一次澆筑的施工參數(shù)（分層厚度、導(dǎo)管埋深、澆筑點數(shù)量和間距、混凝土的待機(jī)數(shù)量、模板支撐強(qiáng)度剛度穩(wěn)定性等）和實體質(zhì)量參數(shù)（外觀線性直順度、表面蜂窩麻面、密實性和強(qiáng)度等）進(jìn)行總結(jié)和檢測，進(jìn)一步優(yōu)化施工參數(shù)、施工工藝和提升水下混凝土擋墻加固施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTG F10--2006公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S]

[2]JTG /T F50--2011公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S]

[3]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（2011）