雙壁鋼圍堰沖刷懸空處理工藝

覃　碧

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西　南寧　530011)

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雙壁鋼圍堰沖刷懸空處理工藝

覃碧

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西南寧530011)

雙壁鋼圍堰是橋梁深水基礎(chǔ)施工中常用的工程設(shè)施，具有龐大的體積，但因其龐大的阻水面積而造成圍堰底部覆蓋層被流水淘蝕，給施工造成一定的困難。文章以扶典口西江特大橋?yàn)槔?，闡述了采用鉆孔壓漿的方式進(jìn)行圍堰封底混凝土掏空處理的施工工藝，具有一定的可借鑒性。

鉆孔壓漿；雙壁鋼圍堰；封底混凝土；汛期沖刷；掏空處理

0　引言

近年來，跨越大江大河乃至跨海的橋梁工程不斷興建，雙壁鋼圍堰因其整體剛度大、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好而在深水基礎(chǔ)施工中得到廣泛應(yīng)用。但由于汛期洪水作用，雙壁鋼圍堰底部通常會(huì)受到嚴(yán)重的沖刷甚至掏空，給現(xiàn)場(chǎng)施工造成一定困難。扶典口西江特大橋項(xiàng)目為解決雙壁鋼圍堰底部受沖刷而導(dǎo)致的懸空問題，集思廣益，通過前期沖刷探測(cè)、多種方案比選，最終確定采用鉆孔壓漿的方式處理鋼圍堰底部掏空問題，取得良好的施工效益，對(duì)類似工程問題具有借鑒意義。

1　依托工程概況

1.1項(xiàng)目總體概況

扶典口西江特大橋項(xiàng)目為新建高速公路特大橋，主要工程內(nèi)容1#主橋[(145+270+145)m矮塔斜拉橋]+2#主橋[(131+198+131)m連續(xù)剛構(gòu)橋]+引橋[(11×

40)m先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁橋]組成，橋梁全長(zhǎng)1 474 m。主橋的1#～5#墩為水中墩，其中1#主橋的1#、2#主墩為整體式承臺(tái)，其中1#墩沒有覆蓋層，直接為中風(fēng)化砂巖，2#～5#墩有礫砂覆蓋層，厚7～20 m。根據(jù)本工程主橋承臺(tái)特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)平面尺寸、水文、地質(zhì)實(shí)際情況，1#和2#墩采用雙壁鋼圍堰進(jìn)行施工，項(xiàng)目在汛期前已完成水下灌注樁及封底混凝土施工。

圖1　扶典口西江特大橋1#、2#主橋三維圖

1.2地質(zhì)狀況

通過地質(zhì)勘探資料及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際查看，1#、2#墩的地質(zhì)情況為：1#墩原地面實(shí)測(cè)標(biāo)高為-1～-4.0 m，表面沒有覆蓋層，直接為中風(fēng)化砂巖，所以1#墩汛期受沖刷影響較小。2#墩覆蓋層底面標(biāo)高-0.8～-8.32 m，礫砂層厚度約5.53 m，汛期后2#墩受沖刷影響比較大，圍堰的封底混凝土底部都有不同程度的被掏空。

2　技術(shù)難點(diǎn)

本項(xiàng)目為中國(guó)第三大河流——西江的跨江橋，水位深、水流急、流量大，雙壁鋼圍堰沖刷處理作為水下作業(yè)，主要存在以下難點(diǎn)：

(1)受西江水流影響，雙壁鋼圍堰水下沖刷情況測(cè)量難度大，圍堰封底混凝土底部具體掏空程度難以探明；

(2)圍堰底部水流淘蝕作用強(qiáng)，風(fēng)化石、河砂等回填后迅速被沖走，需要采取進(jìn)一步阻水措施；

(3)封底混凝土掏空需要采用水下混凝土在動(dòng)態(tài)水中凝結(jié)達(dá)到加固效果，混凝土需同時(shí)具備和易性好、速凝、不易稀釋的特點(diǎn)，配合比設(shè)計(jì)難度大。

3　沖刷處理

3.1沖刷處理工藝

項(xiàng)目部經(jīng)過沖刷探測(cè)，制定方案分析比較，并咨詢專家，對(duì)可行性較高的方案進(jìn)行了對(duì)比，最終確定在鋼圍堰外圍插打鋼板樁圍擋達(dá)到阻水目的后，對(duì)懸空部分封底混凝土進(jìn)行鉆孔壓混凝土處理，施工工藝流程如圖2所示。

圖2　沖刷處理工藝圖

3.2沖刷探測(cè)

3.2.1沖刷探測(cè)方法

圍堰外部河床沖刷深度通過測(cè)繩測(cè)量，測(cè)定圍堰外部2 m范圍內(nèi)河床沖刷深度，測(cè)量前對(duì)測(cè)繩長(zhǎng)度進(jìn)行校核，測(cè)繩下部宜懸掛密度大、阻水面積小的物體；派潛水員對(duì)封底混凝土底部掏空情況進(jìn)行測(cè)量，具體做法為把標(biāo)尺從雙壁鋼圍堰表面伸入掏空部位，直到不能進(jìn)入為止，然后讀取標(biāo)尺讀數(shù)，則為封底混凝土底水平?jīng)_刷深度；同時(shí)結(jié)合水下拍照技術(shù)，對(duì)沖刷后河床地形進(jìn)一步摸清。

3.2.2河床沖刷情況

受汛期洪水影響，1#、2#主墩位受洪水沖刷影響較大，由于1#落在巖石層上，沖刷較淺，處理相對(duì)容易。因此僅對(duì)沖刷最嚴(yán)重的2#墩進(jìn)行沖刷分析：2#墩迎水面河床已沖刷至圍堰封底混凝土以下，具體探測(cè)圍堰四個(gè)角周圍，均有不同程度的沖刷，深度在1.6～3.3 m，見圖3～5。

圖3　2#主墩位河床沖刷情況正面圖

圖4　2#主墩位河床沖刷情況平面圖

圖5　2#主墩位河床迎水面沖刷情況標(biāo)高示意圖

2#墩情況分析見表1。

表1　2#墩情況分析表

3.3壓漿配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)水下混凝土面臨的工作環(huán)境，水下壓漿混凝土因具有流動(dòng)好、速凝、不易稀釋的性質(zhì)。根據(jù)以上特點(diǎn)，項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室有的放矢，采用優(yōu)質(zhì)河砂提高砂漿流動(dòng)性，摻入黃騰速凝劑縮短凝結(jié)時(shí)間，經(jīng)多次適配，最終得到三個(gè)比較合適的配合比，見表2。

表2　壓漿配合比設(shè)計(jì)值表

綜合表1與表2可知，配合比1、2、3相互對(duì)比，配合比1的坍落度符合設(shè)計(jì)要求，且能夠達(dá)到較好的和易性、流動(dòng)性，容重偏差為0.4%小于配合比設(shè)計(jì)要求的小于2%，符合成本節(jié)約和現(xiàn)場(chǎng)施工的要求，3 d、7 d、28 d的抗壓強(qiáng)度均優(yōu)于配合比2和配合比3，配合比2和配合比3的凝結(jié)時(shí)間太快，未達(dá)到填充效果便已凝結(jié)，不利于施工，綜上所述選用配合比1為施工設(shè)計(jì)配合比。

3.4圍堰懸空位置阻水處理

由于雙壁鋼圍堰迎水面江水淘蝕作用大，需在2#墩上游采取阻水措施。主要方法為：在2#墩雙壁鋼圍堰迎水面上游位置插打一排鋼管樁，插打順序采用從圍堰迎水面中間開始，到超出圍堰邊緣2 m位置以45°角與棧橋面合攏。背水面懸空部分拋擲沙袋及回填片石進(jìn)行圍擋，沙袋拋擲盡量靠近圍堰邊緣，以減少拋擲數(shù)量。在阻水措施完成后，對(duì)迎水面圍堰封底混凝土掏空部位進(jìn)行回填風(fēng)化石，進(jìn)行包邊處理。見圖6。

3.5圍堰封底混凝土懸空部位鉆孔

在雙壁鋼圍堰上應(yīng)用型鋼搭設(shè)鉆孔施工平臺(tái)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)的圍堰封底混凝土懸空情況布置圍堰內(nèi)鉆孔位置(鉆孔部位布置如圖7所示)，在設(shè)計(jì)的鉆孔位置潛水員用鉆機(jī)將封底混凝土鉆通，選擇鉆孔孔徑為18 cm，技術(shù)人員通過鉆出的孔洞進(jìn)一步探明封底混凝土底部掏空情況，并根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)加密鉆孔孔位。

圖6　圍堰阻水施工部位圖

圖7　圍堰鉆孔孔位布置圖

3.6在鉆孔位置進(jìn)行回填砂

在鉆孔平臺(tái)上搭設(shè)灌砂管，通過先鉆好的孔位，對(duì)封底混凝土底掏空部位進(jìn)行回填砂處理，回填砂采用細(xì)砂，以增強(qiáng)砂的水下流動(dòng)性，達(dá)到預(yù)計(jì)的回填效果，見圖8。

圖8　封底混凝土掏空處灌砂示意圖

3.7封底混凝土掏空部位壓漿

由于水下壓漿混凝土凝結(jié)速度快，項(xiàng)目決定采取機(jī)械現(xiàn)場(chǎng)拌合，水下壓漿步驟為：

(1)潛水員使用速凝砂漿封堵孔口，同時(shí)預(yù)埋壓漿管。防止后期壓漿過程中混凝土從孔口流出，保證壓漿的密實(shí)性；

(2)靜養(yǎng)3 d，使孔口砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；

(3)進(jìn)行水下壓漿，壓漿達(dá)到密實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)為從相鄰孔口出漿。

3.8圍堰內(nèi)降水及滲水處理

3.8.1圍堰內(nèi)抽水

在圍堰內(nèi)架設(shè)抽水導(dǎo)管，布置抽水泵，并額外準(zhǔn)備兩臺(tái)水泵及一套降水用電源作為補(bǔ)充，防止抽水過程中水泵損壞及電路故障，保證抽水作業(yè)順利進(jìn)行。在抽水過程中，圍堰內(nèi)水位每下降3 m，停止抽水作業(yè)一段時(shí)間，并注意觀察圍堰內(nèi)水位變化是否上升，圍堰、圍檁是否有變形，確認(rèn)無異常后方能繼續(xù)抽水作業(yè)。當(dāng)抽水進(jìn)行到圍堰底時(shí)，調(diào)整抽水泵位置到封底混凝土頂面標(biāo)高較低的位置，繼續(xù)抽水作業(yè)，直至圍堰內(nèi)抽水作業(yè)結(jié)束。

3.8.2圍堰滲水處理

抽水完成后，對(duì)封底混凝土及鉆孔壓漿孔位進(jìn)行檢查，排查圍堰四周和封底混凝土的滲水情況，對(duì)滲水部位開鑿細(xì)小的導(dǎo)流溝，導(dǎo)流溝上方用槽鋼反扣，并對(duì)槽鋼周邊及接頭處進(jìn)行砂漿封堵，將滲流集中到低洼處，用水泵排出圍堰外。

4　結(jié)語

本項(xiàng)目采用插打鋼板樁進(jìn)行阻水作用后再用鉆孔壓漿的方式對(duì)圍堰封底混凝土掏空進(jìn)行處理，整個(gè)施工工藝流程機(jī)械材料投入少，可操作性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便地解決了2#墩雙壁鋼圍堰封底混凝土掏空后無法施工的難題，保證了施工進(jìn)度，為項(xiàng)目取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]JTG/T F50-20011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB GB50214-2001，組合鋼模板技術(shù)規(guī)范[S].

Floating Flushing Treatment Process of Double-wall Steel Cofferdam

QIN Bi

(Guangxi Road and Bridge Engineering Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530011)

The double-wall steel cofferdam is the engineering facility commonly used in bridge deep-water foundation construction，which has huge volume，but its huge water-blocking area can cause the cofferdam bottom cover-layer being scoured by the flowing water，thus resulting in certain difficulty to the construction.With Fudiankou Xijiang Super-large Bridge as the example，this article described the construction technology of using the drilling grouting method for the tunneling treatment of cofferdam subsealing concrete，which has certain reference significance.

Drilling grouting；Double-wall steel cofferdam；Subsealing concrete；Flood erosion；Tunneling treatment

U443.16+2

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.07.014

1673-4874(2016)07-0054-04

2016-06-05

覃碧(1977—)，工程師，主要從事公路橋梁施工管理工作。