關(guān)于城市橋梁超大沉井關(guān)鍵施工技術(shù)的分析

王大慶 李鎖 林森

摘 要：在大型橋梁施工中，超大型沉井應(yīng)用比較廣泛，其不僅可以作為基礎(chǔ)使用，同時也被應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)或者建筑物當(dāng)中，實用性較好。在城市橋梁施工中，超大型沉井主要是作為基礎(chǔ)使用，雖然目前在這方面已經(jīng)積累了諸多實踐經(jīng)驗，但是在實際施工過程中仍存在一定的問題。本文主要對城市橋梁施工中的超大型沉井關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，并簡要闡述施工過程中的注意事項。

關(guān)鍵詞：橋梁;超大型沉井;關(guān)鍵技術(shù);注意事項

超大型沉井的優(yōu)勢在于抗震性能優(yōu)良，剛度大，穩(wěn)定性良好，承載力較高，并且適用范圍較廣，可以適應(yīng)多種土質(zhì)，在陸地或者水中均可采用，就目前而言，超大型沉井主要應(yīng)用于橋梁施工中，比如大貝爾特東橋、舊金山-奧克蘭海灣大橋西橋、南京長江四橋、泰州長江大橋以及江陰大橋等，均采用了超大型沉井[1]。超大型沉井以其突出的優(yōu)點成為了大型橋梁項目施工中的首選基礎(chǔ)方案，因此對超大型沉井關(guān)鍵性施工技術(shù)極有必要，有助于超大型沉井的進(jìn)一步推廣使用。

1 工程概況

某跨江大橋的北錨碇基礎(chǔ)擬采用超大沉井，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計為十字撐+孔圓環(huán)，在圓環(huán)內(nèi)部沿著圓周均勻分布12個直徑為7.35 m的沉井。刃腳底設(shè)計標(biāo)高-18.0 m，沉井頂面設(shè)計標(biāo)高13.0 m，其中首節(jié)高度為6.0 m，整體結(jié)構(gòu)為鋼殼混凝土;次節(jié)至第6節(jié)高度為5.0 m，整體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土;第7～8節(jié)高度為6.0 m，整體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土。設(shè)計沉井外徑65.0 m，內(nèi)徑40.4 m。封底混凝土采用C30水下混凝土，澆筑厚度為10.0 m;刃腳高度為1.0 m，踏面寬度為0.2 m，十字撐設(shè)計厚度1.4 m。出于實際需要考慮，在施工過程中要適當(dāng)增加第二節(jié)隔墻以及內(nèi)壁的厚度，以傳遞基底反力，同時強化井壁和封底的聯(lián)結(jié)。

2 超大型沉井關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 拔高分節(jié)

由于超大型沉井整體體形較大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度較高，因此在實際施工過程中一般采用的是分節(jié)制作、分次下降的施工方案。其中首次下沉最為關(guān)鍵，直接影響到后續(xù)施工的進(jìn)行，由于此環(huán)節(jié)存在鋼殼刃腳抄墊枕木的抽取回填、入土過淺、未入土或者周圍土體無法對沉井形成有效的水平約束等不利因素[2]，因此施工前必須要制定科學(xué)的施工方案，否則會影響沉井結(jié)構(gòu)安全性以及下沉精度，進(jìn)而導(dǎo)致后續(xù)施工無法正常進(jìn)行。以某橋梁工程為例，在實際施工過程中，沉井共分為8節(jié)依次下沉，施工方案設(shè)計為三次接高三次下沉，在底節(jié)上接高次節(jié)，然后下沉9 m;然后接高三節(jié)，下沉14 m;最后接高三節(jié)，下沉22 m。這種施工方案的優(yōu)勢在于避免了首次接高過高或者過低帶來的隱患，若首次接高過高不僅會導(dǎo)致沉井拼裝部位地基加固費用增加，而且由于重心偏移還可能影響下沉精度;若首次接高過低，則會嚴(yán)重影響施工效率，并且在抽取墊枕木時會導(dǎo)致局部應(yīng)力過大。

2.2 防塌方措施

在超大型沉井施工過程中，發(fā)生塌方事故的風(fēng)險較高，因此在施工前必須要對周圍土體均勻壓力進(jìn)行計算，了解地下結(jié)構(gòu)連續(xù)墻對于外圍土體抵抗作用，正視其造成的副作用。由于地下連續(xù)墻對原有土體結(jié)構(gòu)造成了一定破壞，沉井下沉?xí)r受帶動作用的影響會在此位置形成破裂面，若時光不當(dāng)可能在局部土體發(fā)生沉井刃腳向井內(nèi)涌入的翻砂事故[3]，這不僅會導(dǎo)致施工中斷，延長施工周期，并且還會大幅增加施工成本。為有效防止翻砂事故的發(fā)生，在實際施工過程中可以采用在沉井內(nèi)部環(huán)向取土、中間緩吸反壓的措施，沿著沉井內(nèi)部中心點進(jìn)行環(huán)向取土，注意要保持均勻取土，一般情況下高差需要控制在1.5 m以內(nèi)，而沉井中心區(qū)域內(nèi)則緩一步取土，進(jìn)而使沉井內(nèi)部始終存在一個土堆，以反壓可能涌入沉井內(nèi)的外側(cè)土體。

2.3 助沉措施

在實際施工過程中，助沉措施包括泥漿套、高壓射水、壓重以及空氣幕等方式，其中壓重措施的投入較高，使用頻率較低，并且觸變泥漿難以在短時間凝固，實際效果不夠理想，所以目前已經(jīng)很少采用;高壓射水的方式也使用的比較少;最為理想的方式是空氣幕，自九江長江大橋施工中采用了這種方式后，在此后類似項目的施工中多采用這種方式進(jìn)行助沉，但是這種方式也存在一定弊端，其出氣量過小以及在粉砂層中使用可能會出現(xiàn)氣孔堵塞進(jìn)而導(dǎo)致氣龕損毀的情況[4]。后來在南京長江大橋四橋以及馬鞍山長江公路大橋施工中解決了出氣量過小的問題，采用了直徑為3 mm的氣孔，并且通過在氣管外部套上橡膠環(huán)的方式防止出現(xiàn)氣孔堵塞的情況，但是這種方式操作過于繁瑣，并且在實際施工過程中橡膠環(huán)很容易出現(xiàn)損壞。綜合進(jìn)行考慮，建議在實際施工過程中改變設(shè)置氣龕的思路，仍采用直徑3 mm的氣孔，但是可以嘗試增加氣孔數(shù)量，這種方式在武漢鸚鵡洲長江大橋施工過程經(jīng)過實踐證明效果良好，不僅操作更加簡單，且不易發(fā)生氣孔堵塞的問題。

3 城市橋梁超大型沉井施工中的注意事項

在超大型沉井施工過程中，一方面要避免沉井速度過快發(fā)生坐墩的問題，一方面也要注意避免沉井超沉，確保沉井穩(wěn)定下沉并且精準(zhǔn)就位。首先，在沉井施工過程中需要不斷的分析總結(jié)沉井下沉的速度規(guī)律，以便適時進(jìn)行調(diào)整控制，確保沉井下沉過程中整體上處于動態(tài)均勻的狀態(tài)。注意沉井不下沉?xí)r間不宜過長，一般來說不能高于24 h，否則可能導(dǎo)致沉外側(cè)的摩擦力變大，進(jìn)而影響到沉井正常下沉[5]。同時在下沉過程中，不宜在沉井內(nèi)部大范圍取土;不宜在沉井外側(cè)斷面使用空氣幕;不宜將沉井刃腳的下方大范圍掏空，雖然采用這些措施可以加速沉井下沉，提升施工效率，但是由于沉井自身重量過大，若下沉過快很容易將沉井下方夯實，進(jìn)而發(fā)生坐墩的情況，若導(dǎo)致沉井標(biāo)高不符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，要重新啟動沉井則需要浪費大良時間，并且也會增加后續(xù)下沉的難度。

其次，在超大型沉井施工過程中，若沉井下沉即將符合設(shè)計標(biāo)高時，需要立即采取相應(yīng)措施控制沉井下沉速度，確保沉井可以精準(zhǔn)就位，不出現(xiàn)超沉的情況，以免沉井低于設(shè)計標(biāo)高。在實際施工中，可以通過在沉井內(nèi)部沿井壁吸泥形成環(huán)形溝槽，同時啟動空氣幕的方式確保沉井精準(zhǔn)就位，啟動空氣幕可以有效降低沉井外側(cè)的摩擦力，環(huán)形溝槽可以降低沉井下沉速度，避免下沉過快。通過采用上述兩項措施可以有效避免沉井超沉或者沉井就位誤差過大的問題，有效保障施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，在城市橋梁超大型沉井施工過程中，關(guān)鍵問題在于合理拔高分節(jié)，同時采用合理的助沉措施以及防塌方措施，有效控制沉井下沉速度以及下沉?xí)r間，避免沉井下沉?xí)r間過長以及下沉速度過快，否則不僅可能出現(xiàn)與設(shè)計標(biāo)高不符的情況，需要進(jìn)行返工，還可能會延長施工周期。

參考文獻(xiàn)：

[1]溫昆鵬.市政橋梁工程下部結(jié)構(gòu)常見的施工技術(shù)問題與關(guān)鍵技術(shù)研究[J].工程技術(shù)（文摘版），2016（12）：81.

[2]楊燦文，黃民水.某大型沉井基礎(chǔ)關(guān)鍵施工過程受力分析[J].華中科技大學(xué)學(xué)報（城市科學(xué)版），2010，27（1）：17-21.

[3]韋永華，金松，歐陽祖亮.淺析馬鞍山長江公路大橋超大超深沉井下沉施工控制[J].城市建設(shè)，2012（11）：1-7.

[4]楊燦文，黃民水.某大型沉井基礎(chǔ)關(guān)鍵施工過程受力分析[J].華中科技大學(xué)學(xué)報（城市科學(xué)版），2010（1）：20-24.

[5]鄧國良.橋梁構(gòu)筑物的沉井施工技術(shù)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016（36）：458.