銅陵長江大橋公鐵合建段跨江主橋橋跨布置為(90+240+630+240+90)m的五跨連續(xù)鋼桁梁斜拉橋，其中3#主墩采用圓端形沉井基礎。文章通過對該水域沉井終沉前的操作、下沉到位后封底平臺、導管以及水上拌合船布置、封底混凝土施工工藝及灌注過程中的測量等環(huán)節(jié)的分析和總結，驗證該水域沉井封底方案的可行性。
隨著目前我國對基礎設施建設投入力度的不斷加大，沉井基礎被廣泛運用于橋梁、農田水利、污水泵房、地鐵豎井、水利水電及高層建筑等領域。沉井封底施工是沉井基礎施工中的關鍵環(huán)節(jié)，封底施工的好壞直接影響沉井基礎的質量和后續(xù)工序的順利推進。本文從施工的角度對銅陵公鐵兩用長江大橋3#主墩沉井終沉前的操作、下沉到位后封底平臺、導管以及水上拌合船布置、封底混凝土澆筑及澆筑過程中的測量等環(huán)節(jié)進行分析、總結。
銅陵公鐵兩用長江大橋橋跨布置為(90+240+630+240+90)m的五跨連續(xù)鋼桁梁斜拉橋。斜拉橋主塔墩基礎為3#和4#主墩，其中3#主墩采用圓端形沉井基礎，位于長江主河槽北側，河床面最低高程為-34.24m，施工最大水深達40m。沉井下端平面尺寸62.4m×38.4m，頂端平面尺寸64m×40m，沉井總高度68m，上部為18m高鋼筋混凝土沉井，下部為50m高鋼沉井。3#主墩沉井基礎是合福鐵路的控制性工程，無論其平面尺寸、還是重量，都屬于國內外罕見的深水特大型沉井。沉井共分為12個井孔，刃腳以上封底高度12m，封底混凝土總量約20850m3。
沉井封底時，由“海天3號”和“海天4號”兩艘水上拌合船通過布料機供料至井頂?shù)幕炷羶α隙?，經過小料斗拔球流入導管，逐管拔球封底，至所有導管拔球結束后，通過布料機均勻布料澆筑混凝土至設計標高。
在沉井整個下沉階段，沉井底面的支撐狀況分為三種情況：踏面支撐，刃腳支撐，全斷面支撐。其中踏面支撐表示沉井刃腳及隔墻掏空后靠井壁摩阻力和踏面支撐力時能穩(wěn)定，
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刃腳支撐表示沉井隔墻掏空后靠井壁摩阻力和刃腳支撐力時能穩(wěn)定，
；
全斷面支撐表示沉井刃腳及隔墻和井壁摩阻力共同支撐時能穩(wěn)定，
。當下沉系數(shù)kst＞1.05時沉井即可下沉，當kst＝0.8～0.9時沉井即可止沉。其中井壁摩阻力及地基承載力值均取極限值。經分析計算得出終沉階段沉井穩(wěn)定狀態(tài)如表1所示。
表1：沉井終沉階段段穩(wěn)定狀態(tài)計算表
由上表分析得出，沉井下沉到位時，支撐情況介于踏面支撐與刃腳支撐之間，即刃腳與中間的分倉隔板有一大半入泥，隔墻底下已經懸空，符合分區(qū)封底的條件。同時在清基完成后，在中間隔艙板的位置采用導管灌碎石作為封堵層，碎石高度為隔艙底部以上約2m。
5沉井封底施工
5.1施工準備
?。?）封底施工需要動用大量的機械、材料、人員，持續(xù)時間較長。封底之前要做好技術安全交底、施工組織落實的各項準備工作。
?。?）收集整理好有關的技術資料，作為封底工作能否進行的依據(jù)。作好水封混凝土施工所需用的各種記錄表格。
?。?）安裝封底平臺、安裝儲料斗及對應的小料斗，處理好滑槽頂口，使儲料斗能順利將混凝土導入小料斗。
（4）參加封底工作的機械設備均應經過檢查處于良好狀態(tài)。灌筑水封混凝土的導管預先作拉力、水密試驗，并確認合格；量總長，標刻度并編號，插放安裝小料斗。封底所用測繩(及備用的)校核、布置測點編號。
（5）封底所需的砂石、水泥等材料按照封底方量準備充足，且按照20%的余料進行備料。水上混凝土工廠機械設備狀態(tài)完好。
?。?）測量工作人員應作好充分準備，并了解各有關方面的情況。
（7）了解前后三天的氣象預報情況。
?。?）勞動力的組織及生活、后勤的準備工作，應作好充分的準備。封底工作在統(tǒng)一指揮下進行的，砍(拔)球順序、測量時間和部位都預先作出明確的規(guī)定。
（9）機械工具如倒鏈、導管卡箍平臺、水泵、低壓探照燈等準備完善。
?。?0）上述準備工作就緒后應由負責施工的總工程師進行一次全面的技術安全交底，明確崗位，約定信號并保持通暢。
5.2清基及清基驗收
?。?）沉井清基在沉井下沉末期與吸泥下沉同步進行，在沉井下沉到距設計標高2m時開始，采用小型吸泥機控制排碴及下沉速度，控制各個井孔泥面標高基本一致，不形成較大鍋底，避免沉井下沉過程中對基底土層的更大擾動。
?。?）清理采用吸泥機和高壓射水，使井口內、刃腳及隔墻下的土層形成的封底鍋底坑滿足設計要求。鍋底尺寸滿足要求后，對封底范圍內的刃腳、剪力槽及沉井內壁上的附著物進行清凈。同時應著重清理沉井刃腳斜面、及井壁等部位，使之能與封底混凝土粘結良好。
?。?）完成清基工作后，派專業(yè)潛水工下水，對中隔墻埋置深度、刃腳斜面清理范圍以及井壁清理情況進行觸摸，技術員對基坑鍋底標高進行測量復核。按設計要求及施工規(guī)范驗收清基質量，包括井壁粘泥清除、浮土沉淀厚度、刃腳底面及井孔標高等。
5.3封底平臺布置
在封底混凝土澆筑時，需臨時搭設施工操作平臺，作為封底導管安裝與人員操作的平臺。封底平臺采用雙層貝雷梁支架，底層貝雷梁（3片一組或2片一組）橫橋向布置在沉井隔墻上方，下設管樁支撐于沉井頂隔墻上；上層貝雷梁順橋向布置，每個井孔共布置3組貝雷梁（2片一組），上面鋪設分配梁、腳手板作為操作平臺，平臺四周設置防護欄桿。根據(jù)封底澆筑分區(qū)，在對應的井孔頂面布置施工平臺。
5.4封底導管的布置
導管基本節(jié)長度為12m，每套導管均配有2m，1.5m，1.0m等長度不等的調整節(jié)，調整節(jié)裝于頂部，便于封底時導管的提升拆除，以控制導管的埋深。導管節(jié)段之間，料斗與導管之間均通過法蘭連接，橡膠密封圈止水。導管組拼時按照編號對接，確定導管長度和安裝拼接順序。
為得到穩(wěn)定的高質量的封底混凝土，水下封底混凝土在澆筑過程中應控制混凝土的澆筑距離。根據(jù)封底混凝土性能和沉井井孔構造，結合沉井清基后基坑的形狀和標高，導管共配備有15套（2套備用），中間孔布置3套，其余每孔2套，導管編號（對應導管拔球順序）。
5.5儲料斗的布置
設置2個15m3的儲料斗供拔球使用，封底導管上設置1m3的小料斗，儲料斗通過溜槽與小料斗相連。由于單個儲料斗儲存混凝土量達到15m3，加上其自重，重量達到45t左右，因此，將儲料斗設置在貝雷梁處，利用貝雷桁受力，為防止儲料斗傾覆，儲料斗應與貝雷梁上的分配梁臨時焊接固定。
5.6測點布置
在沉井封底混凝土澆筑過程中，為準確掌握混凝土頂面高程，應布置足夠數(shù)量的測量控制點，按一定的時間頻率進行測量觀測。測錘重1.5kg，測繩長100m，采用鋼絲測繩，使用前須對其進行長度校核。平臺標高測量，每個澆筑點及測點處平臺標高應提前測出，作為測量混凝土面的基準點，并用油漆標示在該點處。
5.7封底混凝土澆筑
5.7.1混凝土澆筑
首批混凝土灌注采用隔水薄膜拔塞法，薄膜鋪設前應在小料斗底部涂抹薄層洗衣粉水。漏斗與導管之間用快速接頭連接，封底前，必須實測每根導管底口與泥面的距離，控制在10～20cm左右，確保首批混凝土的封口成功。
首批混凝土灌注小料斗內涂抹黃油，并鋪塑料膜，用塞子堵住管口，用塔吊掛住塞子，待儲料斗內儲滿15m3后開啟儲料斗斗門，混凝土通過溜槽進入對應封口導管的1m3小料斗，當小料斗內灌滿混凝土后用塔吊立即吊出塞子，使隔水膜隨導管內混凝土下落。在儲料斗放料的同時，2臺布料機開始往集料斗內連續(xù)供料，不間斷地保持混凝土通過小料斗和導管灌注至水下，從而完成首批混凝土的灌注。
在灌注過程中，應控制并要求現(xiàn)場定時繪制混凝土面標高線，低的地方及時補充混凝土，高差不得大于1.5m，自流平，自密實。通過混凝土澆筑方量和實測澆筑高度提升導管并及時拆卸導管，同時注意協(xié)調各導管澆筑速度使各井孔內混凝土保持大致相同的標高。
在混凝土面澆筑到距離預計高度約50cm時控制澆筑速度，加強觀測，嚴格控制封底混凝土終澆標高。根據(jù)現(xiàn)場測點的實測混凝土面高程，確定該點是否終止?jié)仓?。終止?jié)仓吧咸釋Ч埽m當減小埋深，盡量排空導管內混凝土，使其表面平整。混凝土澆筑臨近結束時，全面測出混凝土面標高，重點檢測導管作用半徑相交處、周邊倒角等部位，根據(jù)結果對標高偏低的測點附近導管增加澆筑量，力求混凝土頂面平整，并保證厚度滿足設計要求，當所有測點均符合要求后，暫?；炷翝仓藢炷恋墓嗳霐?shù)量，以確定所測混凝土的高度是否準確，當確定混凝土的頂面標高到位后終止混凝土澆筑，拆除灌注導管，沖洗堆放，然后拆除儲料斗及其支架等設備。
5.7.2封底混凝土施工控制要點
?。?）封底導管應確保制作質量，定期對導管進行水密、抗拉試驗和管壁磨損度檢驗，確保混凝土澆筑過程中導管不出問題。
（2）加強設備的保養(yǎng)維修力度，確保混凝土生產設備在澆筑過程中不出現(xiàn)故障。
?。?）封底導管的接長采用法蘭接頭聯(lián)結接長，不得漏墊防水墊圈。
?。?）首批混凝土數(shù)量要滿足導管埋置深度的要求。
?。?）嚴格控制混凝土的拌制質量，提高混凝土的和易性，減小堵管幾率，定時檢測混凝土坍落度，和易性不良的混凝土不得使用。
?。?）及時測量各點標高確?；炷恋墓嘧㈨樌?。
（7）混凝土澆筑過程中要及時調整導管埋深，利用倒鏈經常將導管少量的往上提，導管的埋深一般不小于0.5m且不大于1m。
6體會
?。?）根據(jù)封底混凝土面積和混凝土的流動半徑按7m考慮，在沉井各個井孔內布置2或3套導管，保證封底混凝土的施工質量，隨著目前混凝土性能的提高，其和易性更好。視井孔大小，在單個井孔內使用1套導管進行封底混凝土施工亦能滿足施工要求。建議采取單個井孔內布置2套導管（其中1套作為備用）。在這種情況下，混凝土供應能滿足需求，且不易發(fā)生堵管現(xiàn)象，現(xiàn)場施工過程中的人員、機械組織較為合理。
?。?）作為首盤混凝土澆筑的儲料斗不易過大，在儲料斗下料的同時，利用布料桿直接往小漏斗里面不間斷的供料，保證首盤混凝土的澆筑質量及導管埋深。
（3）封底混凝土方量大，連續(xù)不間斷施工時間長，每小時混凝土供應量較大，保證水上混凝土工廠的混凝土生產、供應極為關鍵。
7總結
3#主墩沉井封底從2011年5月2日第一次封底開始到2011年5月10日第二次封底結束，沉井Ⅰ區(qū)封底歷時48個小時，混凝土方量為11364m3；Ⅱ區(qū)封底歷時45個小時，混凝土方量為11241m3；合計22605m3。在使用的水上拌合船理論產量為400m3/h的情況下，最大澆筑量達250m3/h。
銅陵長江大橋3#主墩沉井基礎的封底施工，通過優(yōu)化施工方案，精心組織人員、設備及材料，最大程度的發(fā)揮了人員設備的工作效率，高效、順利的完成了深水大面積沉井封底施工。3#主墩深水沉井封底施工技術為深水大體積沉井施工提供了很好的經驗和借鑒，將有力促進我國長江中下游、海上大型橋梁基礎施工技術的發(fā)展。
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