過(guò)水箱涵新舊連接段施工關(guān)鍵技術(shù)研究

馮光華，嚴(yán) 晗

（中交四航局第一工程有限公司，廣東廣州 510310）

引言

過(guò)水箱涵因靜力工作條件較好、對(duì)地基不均勻沉陷的適應(yīng)性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，常作為水運(yùn)及公路工程中常用的結(jié)構(gòu)形式。國(guó)內(nèi)外的同行對(duì)于過(guò)水箱涵的施工做出了大量的工程實(shí)踐，白金浩等[1]以南水北調(diào)中線一期工程天津干線穿越京深高速為例，分析了過(guò)水箱涵穿越高速公路方案的制定。朱垚鋒等[2]以珠機(jī)城際鐵路盾構(gòu)隧道下穿四孔箱涵為工程背景，研究淤泥地層盾構(gòu)隧道下穿箱涵引起的沉降。歐陽(yáng)牧虎等[3]對(duì)箱涵橋分體底板與砂礫墊層剪切式旋轉(zhuǎn)移位工程展開(kāi)了理論研究和實(shí)踐驗(yàn)證相結(jié)合的方式，得到剪切式旋轉(zhuǎn)移位技術(shù)。郭瑞等[4]結(jié)合廣東梅河高速公路工程實(shí)例對(duì)比分析不同頂進(jìn)長(zhǎng)度和減阻措施工況條件下箱涵結(jié)構(gòu)及覆土的應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律。黃濤[5]在總結(jié)國(guó)內(nèi)外高速公路涵洞加寬工程研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合惠深高速公路涵洞加寬工程實(shí)例，分析了不同拼接方法下新舊涵拼接處受力與變形特性情況。

1 工程概述

項(xiàng)目位于坦桑尼亞達(dá)港達(dá)累斯薩拉姆港，處于東印度洋西海岸，為改擴(kuò)建項(xiàng)目，是該國(guó)近60 年來(lái)第一個(gè)水工項(xiàng)目。共建設(shè)7 個(gè)泊位及一個(gè)滾裝泊位堆場(chǎng)，其中3 個(gè)泊位為高樁梁板式結(jié)構(gòu)、4 個(gè)泊位為高樁承臺(tái)式結(jié)構(gòu)。新建堆場(chǎng)面積為74 606 m2，堆場(chǎng)一部分為陸地，另一部分通過(guò)采用吹填的方式造陸，堆場(chǎng)的施工內(nèi)容主要包括：陸域吹填，方量316 700 m3；地基處理，強(qiáng)夯50 600 m2、插排水板面積21 082 m2，振沖或換填振沖面積6 759 m2；綜合管線施工；過(guò)水箱涵施工；堆場(chǎng)面層施工，珊瑚土作為底基層回填料共35 000 m2，C35 混凝土鋪面74 606 m2。過(guò)水箱涵在滾裝泊位后方堆場(chǎng)的分布見(jiàn)圖1 和圖2 所示。

圖1 箱涵剖面圖

圖2 過(guò)水箱涵與堆場(chǎng)的平面布置圖

2 現(xiàn)澆箱涵進(jìn)水口施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 箱涵設(shè)計(jì)概況

項(xiàng)目新建滾裝泊位通過(guò)疏浚料吹填形成陸域堆場(chǎng)，其中堆場(chǎng)設(shè)置一座用于連接舊排水箱涵至海上的排水箱涵，該箱涵為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，

長(zhǎng)386.462 m，設(shè)計(jì)為5 m×3 m 單孔箱涵，箱涵內(nèi)高3 m，寬為5 m，側(cè)墻厚度為400 mm，底板及頂板厚度為500 mm，設(shè)計(jì)混凝土等級(jí)為C45。箱涵縱向分為4 個(gè)施工段，分別為進(jìn)水口段、標(biāo)準(zhǔn)段、轉(zhuǎn)角段、出水口段，共38 個(gè)結(jié)構(gòu)段。

2.2 箱涵進(jìn)水口施工概況

進(jìn)水口段位于箱涵上游，長(zhǎng)度為14.213 m，新建箱涵底部設(shè)置一層400 mm 的塊石墊層，新建箱涵底標(biāo)高為-1.3 m，頂標(biāo)高為+2.9 m。舊箱涵底標(biāo)高為-0.9 m，頂標(biāo)高為+3.9 m。

圖3 箱涵進(jìn)水口三維示意圖

由于舊箱涵上游與大體積胡泊相連、仍在正常排水，對(duì)于新舊箱涵連接段無(wú)法形成干作業(yè)施工條件。箱涵進(jìn)水口段底標(biāo)高為-1.3m，常年處于水下，且新舊箱涵連接處位于路邊、車流量過(guò)大、存在舊混凝土底板、鋼板樁無(wú)法密排施打，如何形成箱涵干施工是本工程的難點(diǎn)與重點(diǎn)。需要在各個(gè)工序指定對(duì)應(yīng)措施與防范，以確保箱涵施工過(guò)程的安全以及干施工作業(yè)環(huán)境。

圖4 箱涵進(jìn)水口上游

2.3 箱涵進(jìn)水口技術(shù)變更

由于上游大體積湖泊通過(guò)舊箱涵不斷排出至入?？?，一旦新舊箱涵進(jìn)行鋼板樁圍蔽施工，舊箱涵排出的污水將直接排入新建箱涵。

圖5 新舊箱涵連接處積水

圖6 臨時(shí)排水示意圖

為在進(jìn)水口段箱涵施工形成干施工，項(xiàng)目首先采取開(kāi)挖臨時(shí)排水明渠，并對(duì)港區(qū)道路兩側(cè)進(jìn)行封堵，利用炮機(jī)將港區(qū)道路圍墻破除并拆除項(xiàng)目施工圍蔽，通過(guò)勾機(jī)及自卸車配合，轉(zhuǎn)移破除出的棄土及石塊。

圖7 港區(qū)道路圍墻破除

找到舊箱涵進(jìn)水口后，通過(guò)垂直施打鋼板及回填珊瑚石對(duì)舊箱涵進(jìn)水口進(jìn)行封堵。并利用大功率泥漿泵將舊箱涵上游積水抽排至臨時(shí)排水明渠。為保證施工安全，項(xiàng)目同時(shí)在箱涵后方鋪設(shè)臨時(shí)道路，并設(shè)置棋手引導(dǎo)車流經(jīng)堆場(chǎng)繞過(guò)施工區(qū)域，行駛至港區(qū)道路，恢復(fù)正常通行。

圖8 排水明渠開(kāi)挖

圖9 車輛導(dǎo)流示意圖

圖10 臨時(shí)道路鋪設(shè)

完成上游積水導(dǎo)流及車輛引導(dǎo)繞行后，由于箱涵進(jìn)水口段兩側(cè)位置不滿足施工條件且出水口有積水坑，需對(duì)已完成的箱涵及積水坑回填，以供吊車及泵車等施工機(jī)械行走、施工。施工平臺(tái)主要由回填砂及塊石鋪設(shè)形成。利用已完成的箱涵頂部作為施工平臺(tái)，在其上回填砂至+4.5 m，并向兩側(cè)進(jìn)行推填，直至形成鋼板樁施工工作面。然后采用鋼板樁形成矩形圍堰，其尺寸為：8×18 m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件及鋼板樁性能方面進(jìn)行考慮，選用Ⅳ拉森鋼板樁，規(guī)格為400×170×15.5 mm，長(zhǎng)度為12 m。完成鋼板樁施打及支護(hù)后在鋼板樁上布置位移沉降觀測(cè)點(diǎn)并記錄，并且每隔兩天持續(xù)觀測(cè)記錄，監(jiān)測(cè)鋼板樁位移及沉降情況。

完成上游積水封堵導(dǎo)流，鋼板樁圍堰后。鋼板樁縫隙之間滲水量較小，通過(guò)人工和長(zhǎng)臂挖機(jī)配合下將圍堰的淤泥清出后，兩邊預(yù)留排水溝引流至集水井中，支模并澆筑200 mm 的C25 墊層混凝土找平，最終形成箱涵結(jié)構(gòu)干施工工作面。

圖11 鋼板樁施打

箱涵進(jìn)水口段原設(shè)計(jì)長(zhǎng)度14.213 m，其中9.98 m 為標(biāo)準(zhǔn)段，4.233 m 為與港區(qū)原箱涵連接段。

圖12 箱涵進(jìn)水口平面圖

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，項(xiàng)目做出如下調(diào)整?；诂F(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)閘口、現(xiàn)有混凝土箱涵的結(jié)構(gòu)安全性，保留現(xiàn)有混凝土底板、現(xiàn)有箱涵八字墻，不拆除上述結(jié)構(gòu)。

基于原設(shè)計(jì)第一根立柱距離現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)閘口過(guò)近，影響洪水期舊箱涵出水口的閘口門(mén)的開(kāi)啟，對(duì)上游湖水的排泄不利，因此取消新箱涵第一根立柱。

圖13 箱涵剖面圖示意圖

基于新、舊箱涵連接剛度及整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的考慮，原設(shè)計(jì)40 cm 厚的側(cè)墻內(nèi)增加80 cm 厚的鋼筋混凝土側(cè)墻，鋼筋間距、直徑、等級(jí)及混凝土強(qiáng)度和原設(shè)計(jì)側(cè)墻一致，增加的側(cè)墻頂標(biāo)高為+2.90 m，與新箱涵頂標(biāo)高一致。增加的側(cè)墻與原設(shè)計(jì)側(cè)墻上游起始段3 m 的底標(biāo)高為現(xiàn)有混凝土底板標(biāo)高。

圖14 箱涵新增側(cè)墻平面圖

箱涵主體混凝土須分層澆筑，分兩次澆筑，第一次澆筑底板及底板以上40 cm 側(cè)墻，第二次澆筑剩余側(cè)墻、立柱與頂板；兩個(gè)結(jié)構(gòu)段間設(shè)置沉降縫，端頭全斷面均設(shè)置止水紫銅鋼板，止水紫銅鋼板連接通過(guò)銅焊條焊接，通過(guò)焊接相鄰鋼筋固定其位置，鋼板兩側(cè)為聚乙烯泡沫及聚硫密封膠。

圖15 側(cè)墻鋼筋綁扎

3 結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)了項(xiàng)目排水箱涵進(jìn)水口的施工遇到的問(wèn)題及處理措施，排水箱涵進(jìn)水口主要在于通過(guò)對(duì)上游進(jìn)水口封堵、車輛改道、利用預(yù)埋管道引流等關(guān)鍵工藝形成了新舊箱涵交接處的干作業(yè)環(huán)境。既保證了舊箱涵的正常排水又解決了舊箱涵排水導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行澆筑的難題，以供后續(xù)類似的項(xiàng)目參考和借鑒。