錨碇沉井地基處理技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

曾希鍵

（中交二航局第四工程有限公司）

錨碇沉井地基處理技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

曾希鍵

（中交二航局第四工程有限公司）

橋梁建筑工程規(guī)模的不斷發(fā)展和擴(kuò)大，使地基處理技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中顯得更為重要。地基處理是建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)的基礎(chǔ)，如果地基質(zhì)量沒(méi)有達(dá)到施工要求，也就為整個(gè)工程建設(shè)質(zhì)量埋下隱患，因此，對(duì)地基處理施工技術(shù)水平要求非常高。尤其是橋梁建設(shè)，遇到軟弱地基的情況，就需要綜合考慮各個(gè)方面選擇合理的地基處理方案。本文講到了錨碇沉井地基處理技術(shù)，以新建連鎮(zhèn)鐵路五峰山長(zhǎng)江大橋?yàn)榘咐?，進(jìn)一步分析復(fù)合地基處理技術(shù)在橋梁施工中的作用，為從事橋梁建設(shè)者提供參考資料。

錨碇沉井技術(shù)；地基處理；應(yīng)用

1 工程簡(jiǎn)介

五峰山長(zhǎng)江特大橋是新建鐵路連云港至鎮(zhèn)江線(xiàn)重點(diǎn)控制工程，橋梁總長(zhǎng)6408.909m，其中跨江大橋主橋長(zhǎng)1432m，正橋主航道橋采用（84+84+1092+84+84）m雙塔連續(xù)鋼桁梁懸索橋橋式方案。其中，北岸錨碇采用了沉井基礎(chǔ)。

北錨碇沉井基礎(chǔ)長(zhǎng)100.7m、寬72.1m、高56m，是我國(guó)目前規(guī)模最大的錨碇沉井。沉井從最下端到最上端由10節(jié)組成，第1節(jié)是鋼殼混凝土沉井，高度是8m；第2節(jié)到最后一節(jié)為鋼筋混凝土沉井，其中第2節(jié)的高度是6m，從第3節(jié)到第8節(jié)高度都是5m，第9節(jié)的高度是4m，最后一節(jié)的高度是8m。沉井封底混凝土的厚度為12m，沉井頂面的標(biāo)高為+1.0m，地基底部標(biāo)高為-55.0m。

沉井的截面形狀為矩形，標(biāo)準(zhǔn)墻壁的厚度為2m，隔墻的厚度為1.3m，中間一共設(shè)置48個(gè)矩形井孔，井孔尺寸均是10.2m×10.8m。其中引橋端18個(gè)井孔用C20水下混凝土填充，中間18個(gè)井孔用砂填充，主橋端12個(gè)井孔用清水填充。

上述說(shuō)到沉井的第1節(jié)為鋼殼混凝土結(jié)構(gòu)，它的刃腳高度為1.8m，刃腳底面寬度為0.2m，為傳遞封底混凝土基底反力和增強(qiáng)封底混凝土與井壁的聯(lián)結(jié)，在第2節(jié)沉井設(shè)置了6m高的剪力鍵。根據(jù)施工安排，第1節(jié)鋼殼沉井需要在工廠里提前預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼接操作，其余部分的沉井在施工現(xiàn)場(chǎng)直接澆筑。應(yīng)該注意的是第10節(jié)為異形沉井，需要在局部隔墻的位置和井壁頂端的位置留槽口。沉井頂蓋使用的是鋼筋混凝土頂蓋，截面尺寸為69.7m×98.3m，厚度控制在6～8m之間。

2 工程地質(zhì)情況

北錨碇位于長(zhǎng)江北岸陸地上，地處沖積平原，陸地開(kāi)闊而且平整，土質(zhì)為沉積砂土，抵抗沖擊的性能比較差，周?chē)芯用穹亢鸵恍B(yǎng)殖水塘，多為農(nóng)田。錨碇區(qū)域的高程在1.5～2m之間。

經(jīng)過(guò)地質(zhì)勘測(cè)，地質(zhì)層結(jié)構(gòu)從上到下的土質(zhì)為淤泥質(zhì)黏土、粉砂、中密粉砂、粉細(xì)砂石以及中密粉細(xì)砂。地表的覆蓋厚度大約57～64m，經(jīng)過(guò)研究，沉井地基底部處于粉細(xì)砂層中，高程是-34.5～-60.5m之間。

表1 通過(guò)地質(zhì)勘測(cè)得出的各土層的性能參數(shù)表

通過(guò)上述的地質(zhì)參數(shù)資料我們可以知道，錨碇區(qū)域的土質(zhì)比較松軟，不能承受前三節(jié)的荷載，因此，需要采取加固措施，才能滿(mǎn)足前三節(jié)沉井在地基上穩(wěn)定拼裝以及澆筑的要求。

3 地基處理

通過(guò)相關(guān)資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析以后，為了沉井下沉的方便性，準(zhǔn)備對(duì)原有的水塘進(jìn)行吹填，施工方案經(jīng)過(guò)討論采用砂樁復(fù)合地基加固法進(jìn)行，施工程序分別從以下幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)的介紹：

3.1 吹填

由于該項(xiàng)工程的錨碇區(qū)域?yàn)樗?，首先要?duì)水塘進(jìn)行吹填作業(yè)，該工法是江河堤防普遍采用的填筑方法，這種方法不僅避免了使用機(jī)械碾壓的不利條件，而且可以使各施工斷面同時(shí)開(kāi)展工作。吹填施工工序有以下幾個(gè)步驟：

（1）施工放線(xiàn)。首先對(duì)需要吹填的范圍進(jìn)行放線(xiàn)工作，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，整個(gè)水塘都要被吹填，那就以水塘邊界為界限。

（2）抽水，清淤。吹填工作進(jìn)行之前需要將水塘里面的水抽出來(lái)，將底部的淤泥清理干凈，挖除后的淤泥運(yùn)至指定的臨時(shí)棄土場(chǎng)。

（3）圍堰。根據(jù)施工場(chǎng)地的實(shí)際情況和施工安排，可以將各個(gè)水塘分別作為一個(gè)吹填區(qū)域，由一套機(jī)器設(shè)備輪流作業(yè)就可以，大大節(jié)約了成本。由于吹填區(qū)吹填后標(biāo)高比水塘邊標(biāo)高低50cm左右，圍堰的作用主要是防止吹填時(shí)水肆意蔓延，并不承受吹填砂的作用力，所以圍堰采用就地筑土或裝砂袋的方式進(jìn)行圍堰。若采用砂袋圍堰時(shí)，上下層砂袋之間應(yīng)錯(cuò)縫，確保圍堰穩(wěn)定均勻。

（4）泄水口和排水溝。泄水口的位置選擇需要考慮排水順利的排到指定地點(diǎn)，另外可以使泥漿在流出的過(guò)程中便于泥沙沉積。除此之外也要注意排水對(duì)周?chē)h(huán)境的污染，因此，泄水口最好選擇在充填區(qū)域的排泥管線(xiàn)的位置或者在死角位置。排水溝的開(kāi)挖坡度不要太大，以免產(chǎn)生水流加速?zèng)_刷溝面，滿(mǎn)足水流流量就可以。

（5）吹填。本次工程采用單面吹填法，以保證吹填池內(nèi)土質(zhì)顆粒分布均勻，將進(jìn)泥管和排水管各自放在一端，并且擺放平順，在進(jìn)泥管位置安排人員看管。從圍堰的一端向另一端逐漸推進(jìn)，使吹填面逐漸升高，直到排水管位置，達(dá)到預(yù)定高度就可以了。

（6）平整。吹填工作做完以后，利用人工配合挖機(jī)對(duì)整個(gè)吹填區(qū)域進(jìn)行整平。

（7）吹填質(zhì)量控制。吹填工作每次需要將厚度控制在0.3～0.5m，每完成一道吹填工序需要停止一定時(shí)間，待吹填土初步排水固結(jié)，然后繼續(xù)施工操作。此時(shí)注意的是出泥口應(yīng)該被時(shí)時(shí)調(diào)整以保證處于向前延伸狀態(tài)，以防止細(xì)小土顆粒聚集。如果沒(méi)有達(dá)到平整要求，需要人工和機(jī)器再次處理。

3.2 砂樁施工

對(duì)沉井的井壁以及隔墻位置需要使用砂樁進(jìn)一步加固。砂樁的樁直徑是0.5m，中心間距為1.2m，砂樁的長(zhǎng)度為17m，底部標(biāo)高為-16m，根據(jù)計(jì)算，砂樁的范圍應(yīng)該在井壁和隔墻兩邊向外3m，理論上共需要5870根樁。每根的砂樁使用砂量可以依據(jù)公式來(lái)計(jì)算，即：

式中：Q代表每根砂樁使用的砂量；Rv代表充盈系數(shù)，一般取值1.35；r代表樁半徑；L代表樁的長(zhǎng)度。

砂樁樁體材料采用含泥量不大于5%的天然砂礫或中、粗砂，砂的級(jí)配為自然級(jí)配。

3.3 降水井施工

由于施工現(xiàn)場(chǎng)地下水水位比較淺，地表含水量比較豐富，因此，基坑開(kāi)挖前需要進(jìn)行降排水施工。考慮實(shí)際降水過(guò)程中隨著抽水井工作時(shí)間的延續(xù)，過(guò)濾器會(huì)局部產(chǎn)生堵塞，采用12口降水井，沉井角點(diǎn)各布置1口，四周均勻布置8口。為減少堵塞情況，在花管外側(cè)纏繞過(guò)濾網(wǎng)以減少含水層細(xì)顆粒流入井內(nèi)，井管下好后用1～3mm的砂礫料回填到井管和井壁的周?chē)?，及時(shí)洗井，清除在鉆井過(guò)程中孔內(nèi)泥漿對(duì)含水層的封閉，同時(shí)疏通含水層，以達(dá)到良好降水的效果。

3.4 基坑開(kāi)挖施工

從第1節(jié)的井壁外側(cè)4m處開(kāi)始大基坑開(kāi)挖，外邊緣3m按1：1進(jìn)行放坡，換填平面尺寸為108.7m×80.1m，換填高度為2.0m，在基坑開(kāi)挖的過(guò)程中由于淤泥質(zhì)黏土含水量比較大，可能會(huì)出現(xiàn)坍塌的情況，因此需要一邊開(kāi)挖一邊填入砂墊層進(jìn)行護(hù)坡。

3.5 砂墊層施工

為方便第一節(jié)鋼殼沉井的拼裝，內(nèi)部地基在砂墊層置換后的頂標(biāo)高為+2.5m，由于開(kāi)挖地基的深度比較深，為了避免塌陷情況出現(xiàn)，在施工的同時(shí)進(jìn)行“滾漿法”砂墊層施工，一邊開(kāi)挖一邊利用推土機(jī)推入進(jìn)行澆水碾壓，除了第一層的厚度控制在80cm左右，其余層厚度均控制在40cm左右，用履帶式推土機(jī)配合振動(dòng)壓路機(jī)分層澆水碾壓使砂墊層的荷載重力在1.8g/m3以上。墊層施工完成以后，進(jìn)行平板荷載試驗(yàn)，試驗(yàn)極限承載力不能低于309kPa才能進(jìn)行下一個(gè)施工程序。在砂墊層施工中也要注意排水和防水。

3.6 混凝土墊塊施工

砂樁復(fù)合地基的平板荷載試驗(yàn)滿(mǎn)足要求以后，需要用混凝土墊塊進(jìn)行表面鋪設(shè)，根據(jù)沉井形狀進(jìn)行放線(xiàn)，施工成槽，對(duì)底部和坡面進(jìn)行夯實(shí)，然后鋪設(shè)提前預(yù)制好的混凝土墊塊，本工程這道工序使用的是厚度為20cm的C30混凝土墊塊，截面面積為120cm×120cm和60cm×120cm的尺寸，放入墊塊的數(shù)量需要根據(jù)施工的實(shí)際情況和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行確定。

4 總結(jié)

本文通過(guò)一個(gè)工程案例和具體的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行描述，加深了人們對(duì)地基處理技術(shù)的理解，使我們明白，地基處理技術(shù)在實(shí)際的施工中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在實(shí)際的橋梁施工中，經(jīng)常需要對(duì)地基進(jìn)行處理，本篇文章不能解決所有情況，但是只要建筑人員不斷的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，一定會(huì)進(jìn)一步完善和提高地基處理技術(shù)水平。

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U445.55+7

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1004-7344（2016）12-0132-02

2016-4-10