幾內(nèi)亞馬姆庫杜河橋梁施工中土石圍堰施工技術(shù)應(yīng)用

劉春宏 LIU Chun-hong

（中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司，西安 710024）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也在飛速發(fā)展，一大批橋梁相繼建成，顯示出了我國的雄厚基礎(chǔ)設(shè)施力量。橋梁在建設(shè)中往往會(huì)穿越河流，因此，橋梁的樁基、承臺(tái)是橋梁建設(shè)中的難點(diǎn)，因此，不同橋梁的設(shè)計(jì)方案也不盡相同。國內(nèi)河內(nèi)橋梁施工多采用鋼板圍堰，“幾內(nèi)亞”馬姆庫杜河，位于入?？冢┕ぬ幒用鎸?30m左右，漲潮時(shí)候6.5m，退潮3m。在綜合考慮了當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境、降低成本、技術(shù)和設(shè)備限制、河流無通航要求等方面原因，“幾內(nèi)亞”馬姆庫杜河橋梁施工中最后選擇了土石圍堰。文章通過馬姆庫杜河實(shí)例，闡述了河內(nèi)大橋樁基和承臺(tái)施工中采用的簡(jiǎn)易土石圍堰施工方法，最經(jīng)濟(jì)地解決了河內(nèi)樁基、承臺(tái)施工中遇到的問題，可供同類工程參考。

1 土石圍堰的技術(shù)特征

土石圍堰是在水工建筑周圍建造地基，防止在水里進(jìn)行施工，用土、石等材料建造的臨時(shí)擋水建筑物。土石圍堰可充分利用當(dāng)?shù)氐牟牧?，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工簡(jiǎn)便、不需地形地質(zhì)條件、易于加高、增厚等優(yōu)點(diǎn)。在橋梁施工中，土石圍堰一般采用土、石渣（或碎石）進(jìn)行填筑。土石圍堰的上游和下游坡度由堰高和填筑特性決定。土石圍堰的快速發(fā)展是由于：①具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。在相同的情況下，雖然土石圍堰的體積是混凝土重力壩的6倍，但是在國外，土石圍堰的造價(jià)只是混凝土大壩的1/15~1/20（近年來，一些國家已經(jīng)降到了1/30~1/70）[1]。②隨著巖土力學(xué)理論、測(cè)試手段和電算技術(shù)的不斷發(fā)展，土石圍堰的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法得到了改進(jìn)，從而提高了土石圍堰的設(shè)計(jì)質(zhì)量和安全性。③隨著大型工程機(jī)械的發(fā)展，土石圍堰工程的機(jī)械化水平得到了極大的提高，同時(shí)在施工中還可以通過新的工藝技術(shù)來提高工程的效率和質(zhì)量。④隨著施工工藝的進(jìn)步，對(duì)壩體材料的需求有所放松，并能充分發(fā)揮當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢(shì)，可采用棄渣建壩，既能保證挖填平衡，又能節(jié)約投資。⑤土石圍堰對(duì)各種地形、地質(zhì)條件具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，對(duì)基礎(chǔ)條件差的情況，基本上都可以采用土石圍堰。⑥對(duì)惡劣天氣的適應(yīng)性更強(qiáng)，一般的土石圍堰可以在寒冷、寒冷和潮濕的地方施工[2]。⑦具有良好的抗震性能。

2 土石圍堰的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和規(guī)范

①圍堰的選型原則：圍堰必須安全、可靠，能滿足穩(wěn)定、防滲、抗沖刷的要求；該工程具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工簡(jiǎn)便、便于拆卸、充分利用本地物料和挖掘渣土等優(yōu)點(diǎn)，并能達(dá)到工期的要求。結(jié)合以上原理，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，提出了以土、石為圍堰的臨時(shí)擋水結(jié)構(gòu)。②土石圍堰的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是五年一遇洪水，對(duì)應(yīng)的流量為2030立方米/秒。土石圍堰的使用壽命少于一年，堰高超過15m，低于50m。按照《橋梁水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》SDJ338-89的施工技術(shù)規(guī)范，對(duì)該工程的土石圍堰等級(jí)進(jìn)行了評(píng)定[3]。③土石圍堰的平面布局：土石圍堰的布局要便于碾壓混凝土圍堰的開挖，并按實(shí)際地形，在壩體的下方120m處設(shè)置土石圍堰，在壩體的右下角，靠近3號(hào)水槽，需要用大塊石進(jìn)行保護(hù)。因工程中的石渣在河床上滾動(dòng)，使圍堰所在的河床較原來的河床高升高，圍堰高度也隨之升高，堰頂寬度達(dá)到150m[4]。

3 工程概況

馬姆庫杜河特大橋中心里程DK11+303.7，起訖里程：DK10+786.87～DK11+819.9，全橋長1033.03m。本橋?yàn)轳R姆庫杜河而設(shè)，全橋位于直線上，縱坡為平坡。孔跨布置為31~32m雙線預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁。兩側(cè)橋臺(tái)均采用T形橋臺(tái)，基礎(chǔ)采用明挖基礎(chǔ)；橋墩采用圓端形實(shí)體橋墩。墩基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁和明挖滿灌基礎(chǔ)。3#～7#水中墩，2#、8#水邊墩，水中墩施工難度大，是本標(biāo)段重難點(diǎn)工程。計(jì)劃采用土石圍堰進(jìn)行2#～8#墩施工。

4 土石圍堰施工方法

4.1 施工工藝流程

馬姆庫杜河土石圍堰施工工藝流程見圖1。

圖1 土石圍堰施工工藝流程圖

4.2 施工準(zhǔn)備

①技術(shù)準(zhǔn)備。

熟悉和分析工程地質(zhì)、水文地質(zhì)資料和埋深情況、施工水位和流速、河床地質(zhì)和周圍情況分析。圍堰、橋梁施工前組織技術(shù)人員認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)，閱讀、審核施工圖紙，熟悉規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定施工安全保證措施，提出應(yīng)急預(yù)案。對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，對(duì)參加施工作業(yè)人員進(jìn)行上崗前技術(shù)培訓(xùn)，考核合格后上崗。

②機(jī)具準(zhǔn)備。

施工材料：黏性土（砂土）、片石、編織袋、土工布、鐵絲、水泥、鋼絲網(wǎng)、鋼管等。施工設(shè)備：挖掘機(jī)、裝載機(jī)、自卸車、吊車、泥漿泵、沖擊回旋鉆機(jī)、高壓水泵、高壓漿泵、中壓漿泵、灌漿泵、空壓機(jī)等。安全設(shè)備：防水照明燈、安全帽、安全帶、救生衣等。供電、供水相關(guān)設(shè)備。

③場(chǎng)地準(zhǔn)備。

填筑圍堰前先對(duì)橋址處的場(chǎng)地進(jìn)行平整，樹根、石塊、表面淤泥及雜物挖除，并根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行工作平面處理，防止施工過程中機(jī)械失穩(wěn)，發(fā)生不安全事故。陸地設(shè)置排水溝、集水坑，及時(shí)將施工區(qū)域的積水排走，確保場(chǎng)內(nèi)無積水。

④土石準(zhǔn)備。

小里程端土石在DK9+300線右800m處取土石進(jìn)行小里程端圍堰填筑；大里程端在DK14+500線右500m處取土石進(jìn)行大里程端圍堰填筑。

4.3 測(cè)量放樣

測(cè)量工程師對(duì)圍堰尺寸與位置，必須進(jìn)行貫通測(cè)量和河床實(shí)地測(cè)量，并形成測(cè)量成果報(bào)告。在河床對(duì)岸兩側(cè)插上旗幟，便于施工時(shí)確定土石圍堰筑島的大體位置準(zhǔn)確，并及時(shí)跟蹤測(cè)量放樣，確保施工尺寸、位置準(zhǔn)確無誤，指導(dǎo)施工。

4.4 土石圍堰筑島

施工時(shí)采用裝載機(jī)配合挖機(jī)施工，自卸車將石塊運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，利用挖機(jī)將石塊送入河道內(nèi)，石塊填至露出河水表面，依次填黏性土，一層土，一層石塊進(jìn)行分層填筑，并利用挖機(jī)逐步進(jìn)行壓實(shí)，依次完成圍堰筑島施工，并在圍堰頂部填土厚度0.5～0.8m，整平壓實(shí)，便于施工機(jī)械及作業(yè)人員行走。先施工小里程端圍堰，待小里程端整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)物施工完畢后拆除小里程端圍堰再進(jìn)行大里程端圍堰施工。圍堰結(jié)構(gòu)尺寸見圖2。

圖2 圍堰結(jié)構(gòu)尺寸

4.5 土工布+黏性土（砂）袋堵水

土石圍堰筑島完成后，在圍堰四周靠近水側(cè)，采用整體鋪設(shè)一層土工布，土工布超出頂面1.0m，并采用鋼筋進(jìn)行固定在圍堰上，防止脫落。然后用袋裝黏性土（砂）置于土工布之上，并用鐵絲串起來，防止水流沖走，進(jìn)行圍堰外側(cè)堵水。

4.6 圍堰體加固（高壓旋噴樁加固堰體施工）

圍堰巖體施工完畢，為了確保施工安全、圍堰巖體安全，在圍堰巖體內(nèi)打入高壓旋噴樁，進(jìn)行注漿加固圍堰體。旋噴樁φ0.8m，間距6m，兩排，梅花型布設(shè)，示意圖如圖3。

圖3 旋噴樁布設(shè)示意圖

4.6.1 場(chǎng)地平整

先進(jìn)行場(chǎng)地平整、夯實(shí)。同時(shí)合理布置施工機(jī)械、輸送管路和電力線路位置，確保施工場(chǎng)地的“三通一平”。

4.6.2 測(cè)量定位

施工前用全站儀測(cè)定旋噴樁施工的控制點(diǎn)，經(jīng)過復(fù)測(cè)驗(yàn)線合格后，用鋼尺和測(cè)線實(shí)地布設(shè)樁位，并用竹簽釘緊，一樁一簽，保證樁孔中心移位偏差小于50mm。

4.6.3機(jī)具就位

鉆機(jī)就位后，由專人指揮，用水平尺和定位測(cè)錘校準(zhǔn)樁機(jī)，使樁機(jī)水平，導(dǎo)向架和鉆桿應(yīng)與地面垂直，傾斜率小于1.5%。對(duì)不符和垂直度要求的鉆桿進(jìn)行調(diào)整，直到鉆桿的垂直度達(dá)到要求。為了保證樁位準(zhǔn)確，必須使用定位卡，樁位對(duì)中誤差不大于5cm。

4.6.4 鉆進(jìn)

采用單管旋噴法施工。該方法插管與鉆孔兩道工序合二為一，即鉆孔完成時(shí)插管作業(yè)同時(shí)完成。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，高壓水噴嘴邊射水、邊插管，水壓力一般不超過1MPa，至圍堰體底部后停止鉆進(jìn)。

4.6.5 漿液配置

高壓旋噴樁的漿液，采用42.5級(jí)礦渣水泥，水泥漿液配制嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求控制為水灰比、水泥漿比重及水泥用量。攪拌灰漿時(shí)，先加水，然后加水泥，每次灰漿攪拌時(shí)間不得少于2分鐘，水泥漿應(yīng)在使用前一小時(shí)制備，漿液在灰漿拌和機(jī)中要不斷攪拌，直到噴漿前。噴漿時(shí)，水泥漿從灰漿拌和機(jī)倒入集料斗時(shí)，過濾篩，把水泥硬塊剔出。水泥漿通過膠管送到旋轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆機(jī)的噴管內(nèi)，最后射出。

4.6.6 噴射注漿

在插入旋噴管前先檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)，設(shè)備的壓力和排量必須滿足設(shè)計(jì)要求。各部位密封圈必須良好，各通道和噴嘴內(nèi)不得有雜物，并做高壓水射水試驗(yàn)，合格后方可噴射漿液。旋噴作業(yè)系統(tǒng)的各項(xiàng)工藝參數(shù)都必須按照預(yù)先設(shè)定的要求加以控制，并隨時(shí)做好關(guān)于旋噴時(shí)間、用漿量、冒漿情況、壓力變化等的記錄。噴射時(shí)，先應(yīng)達(dá)到預(yù)定的噴射壓力（預(yù)定噴射壓力為20～25MPa）、噴漿旋轉(zhuǎn)30秒，水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬?，再邊噴漿邊反向勻速旋轉(zhuǎn)提升注漿管，提升速度為21cm/min，直至距樁頂1m時(shí)，放慢攪拌速度和提升速度，保證樁頂密實(shí)均勻。中間發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)停止提升和旋噴，以防樁體中斷，同時(shí)立即檢查排除故障，重新開始噴射注漿的孔段與前段搭接不小于1m，防止固結(jié)體脫節(jié)。

4.6.7 沖洗

噴射施工完成后，應(yīng)把注漿管等機(jī)具設(shè)備采用清水沖洗干凈，防止凝固堵塞。管內(nèi)、機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿，通常把漿液換成清水在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排除。

4.6.8 鉆機(jī)移位

旋噴提升到圍堰頂面時(shí)停止旋噴，提升鉆頭出孔口，清洗注漿泵及輸送管道，然后將鉆機(jī)移位，重復(fù)以上操作，進(jìn)行下一根樁的施工。

4.7 圍堰內(nèi)側(cè)防護(hù)

防止施工期間，圍堰內(nèi)側(cè)落石，造成不安全事故，對(duì)圍堰內(nèi)側(cè)坡面進(jìn)行防護(hù)處理，防護(hù)形式采用鋼絲網(wǎng)防護(hù)，鋼絲網(wǎng)伸出圍堰頂面0.5m，并用φ48鋼管，長度0.5m，串過鋼絲網(wǎng)，楔入圍堰巖體內(nèi)，確保鋼絲網(wǎng)不脫落。坡面間隔3.0m楔入一根長度0.5m的鋼管，進(jìn)行固定鋼絲網(wǎng)，梅花形布置。

4.8 圍堰內(nèi)抽水、堵水

圍堰內(nèi)采用大功率水泵5臺(tái)進(jìn)行抽水，抽至底部時(shí)，用泥漿泵進(jìn)行抽排，將圍堰內(nèi)積水、積泥基本抽排干凈。對(duì)于個(gè)別漏水部位，采用土工布、麻袋塞填，進(jìn)行堵水。在圍堰內(nèi)設(shè)置集水坑，將小股狀橋梁用集水坑進(jìn)行抽排出圍堰。

4.9 拆除

在橋梁施工完畢后，可以將圍堰拆除，在確定圍堰拆除的具體時(shí)間后，由監(jiān)理工程師進(jìn)行驗(yàn)收，經(jīng)驗(yàn)收合格后方可拆除。在拆除圍堰時(shí)，首先用挖掘機(jī)挖掘，挖掘出的泥土由挖掘機(jī)運(yùn)至指定的場(chǎng)地，不得隨意傾倒在水里，以免污染環(huán)境。為了保證掘進(jìn)機(jī)在爆破過程中有充分的工作空間，可以將挖土機(jī)置于圍堰的上半部分，并沿由右至左的方向繼續(xù)向后移動(dòng)。

4.10 監(jiān)控和測(cè)量

在建設(shè)和使用過程中，要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確?，F(xiàn)有設(shè)備的穩(wěn)定性。為此，項(xiàng)目部要組織一支專業(yè)的測(cè)量隊(duì)，在工程開始之前，在已有的設(shè)備上設(shè)置若干監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并在施工期間按2次/天進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際位移、沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。若觀測(cè)值大，則應(yīng)立即停止施工，并加大觀測(cè)密度，查明問題所在，采取有效的處理措施，直至觀測(cè)資料回復(fù)正常，才能繼續(xù)進(jìn)行。

5 注意事項(xiàng)

①圍堰防沖：在斜坡上拋擲大石，以避免沖刷斜坡上的水流沖蝕、掏空圍堰。②在填筑圍堰時(shí)，要注意避免周圍建筑物、構(gòu)筑物、道路管線等的沉降、變形，如有需要，可與甲方協(xié)商，并在施工過程中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。③拆除圍堰：在選擇圍堰的形式和材質(zhì)時(shí)，必須將施工完成后的拆除問題考慮在內(nèi)。水下的部分必須拆除，在沒有必要的時(shí)候，不能用大塊石頭，混凝土塊體等進(jìn)行填充。隨著水位的降低，將背水坡和水面的一層一層地拆掉。而在枯水期，就會(huì)進(jìn)行最后的拆除工作。④基坑水位問題：基坑底部含有粗沙，其滲透率難以預(yù)料，且超乎我們的預(yù)料，如果單純的防滲措施或者防水面積太小，就會(huì)導(dǎo)致基坑水位過高，導(dǎo)致工程無法進(jìn)行。鑒于工程進(jìn)度，我們采取了抽水的方法。在基坑通水點(diǎn)下泵進(jìn)行抽水，確保泵的流量比管道中的水流多（單位時(shí)間）多，泵啟動(dòng)一段時(shí)間后，可以確?；铀灰恢毕陆抵钡娇吹交拥牡撞?。但是要達(dá)到提高工作效率節(jié)約工作時(shí)間，必須事先做好工作前的準(zhǔn)備，提前啟動(dòng)水泵，控制好時(shí)間，以免造成不必要的浪費(fèi)[5]。

6 結(jié)束語

總之，土石圍堰在保護(hù)現(xiàn)有設(shè)施、保證樁基和承臺(tái)的順利完成方面起著舉足輕重的作用。通過對(duì)該工程的檢測(cè)，該工程的施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和技術(shù)規(guī)范的要求，表明該方案是合理、可行的，對(duì)同類工程具有一定的參考價(jià)值。