雙壁鋼圍堰單導(dǎo)管埋管式水下封底技術(shù)

吳宏敏

（中鐵十五局集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210000）

1 工程概況

1.1 工程簡介

主橋18#、19#墩承臺結(jié)構(gòu)尺寸為12.5m×12.5m×4m低樁承臺，三排計(jì)9Ф1.8m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，鋼圍堰為正方形，內(nèi)徑13m×13m，封底厚度3.0m，18#墩承臺底標(biāo)高為-11.103；19#墩承臺底標(biāo)高為-11.996。

1.2 工程地質(zhì)條件

主橋橋位區(qū)施工水位平均為+3.5m，水位變化受區(qū)內(nèi)河水、長江水及季節(jié)影響，年變幅約1.5m。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告圖紙及現(xiàn)場圍堰吸泥下沉采樣資料分析，18#墩圍堰下沉所屬地質(zhì)層處于淤泥與粉土夾粉砂中，淤泥層呈灰黑色，主要為塘泥，流塑夾少量粉土；粉土夾粉砂層呈灰黃色，不均質(zhì)夾少量粉砂，含少量貝殼殘骸及云母石薄片。

相對主墩以東100m處的船廠加工場地租用用以加工圍堰塊段，然后將每個節(jié)段以舟運(yùn)方式運(yùn)輸現(xiàn)場，浮吊配合起吊拼裝圍堰的施工程序。施工期間避開汛期，選擇枯水期施工。

2 施工方法

2.1 單導(dǎo)管埋管式水下封底

深水圍堰水下封底是一項(xiàng)非常重要的環(huán)節(jié)，若封底質(zhì)量達(dá)不到要求，嚴(yán)重滲漏水，一定會影響整個工程的進(jìn)行。深水圍堰水下砼封底一般多采用多點(diǎn)多導(dǎo)管灌注混凝土封底，不但投入人員機(jī)具多，且難于保持協(xié)調(diào)一致。

主墩基礎(chǔ)采用雙壁鋼圍堰施工,鋼圍堰封底混凝土厚度為3·0m,設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30,圍堰下沉到位后，在圍堰平臺面上設(shè)水下封底混凝土施工平臺，準(zhǔn)備就緒后進(jìn)行封底混凝土作業(yè)，混凝土灌注采用單導(dǎo)管埋管式水下灌注。

封底混凝土澆注面積大，且水位較深，為保證質(zhì)量，混凝土的坍落度控制在200～220cm，摻加粉煤灰和高效緩凝劑，以提高混凝土的流動性，延長混凝土的初凝時(shí)間，緩凝時(shí)間約30～35小時(shí)。為排出圍堰內(nèi)封底混凝土置換出的水量，采用水泵抽水的方式。

單導(dǎo)管埋管式水下封底工藝，只用一根導(dǎo)管多點(diǎn)順序逐點(diǎn)灌注封底，做到投入少，工序簡單，便于銜接，并且確保封底質(zhì)量，封底后基本不滲漏。單導(dǎo)管法的基本原理是各主要灌點(diǎn)首灌混凝土必須確保入水后瞬間將導(dǎo)管下口周圍埋入砼，然后再繼續(xù)灌注逐步擴(kuò)張。

圖1 18#右幅墩雙壁鋼圍堰封底布置圖

2.2 雙壁鋼圍堰封底

2.2.1 機(jī)具準(zhǔn)備：導(dǎo)管一副且備用若干管節(jié)，4m3漏斗一個，20T浮吊一臺。

用高壓水沖洗在封底范圍內(nèi)的鋼圍堰內(nèi)壁、護(hù)筒外壁或鉆孔灌注砼表面附著的淤泥，以免與封底砼結(jié)合不好導(dǎo)致滲漏。

2.2.2 利用鋼圍堰頂及鋼護(hù)筒搭設(shè)簡易工作平臺。

2.2.3 砼灌注點(diǎn)及灌注順序。本次封底布置中心區(qū)域4個主灌點(diǎn)、邊角區(qū)域4個輔灌點(diǎn)以及最后的2-3個隨機(jī)找平灌注點(diǎn) (見附圖及照片) ，灌注順序是按序號逐個依次灌注。其中第一灌注點(diǎn)為全倉主灌點(diǎn)，它將完成封底砼60%以上的量。

2.2.4 在第一號灌點(diǎn)處，對基坑底半徑1M范圍內(nèi)的超挖部分回填片石，以免首灌砼沖起泥沙，影響砼質(zhì)量。

2.2.5 布置砼灌注標(biāo)高監(jiān)測點(diǎn)14個。

2.2.6 灌注砼導(dǎo)管及漏斗，采用Φ30cm導(dǎo)管，經(jīng)水壓試驗(yàn)無滲漏后使用，導(dǎo)管頂端連接4m3砼漏斗，導(dǎo)管還需支承卡盤，以便接管、卸管。

2.2.7 封底砼灌注。用20T浮吊將導(dǎo)管分段吊入灌注點(diǎn)并接長至預(yù)定高度，導(dǎo)管底端懸空為20-30cm、頂端連接漏斗，安裝好塞球或塞板，采用汽車泵將混凝土泵送打入導(dǎo)管頂端的漏斗，裝滿后砍球或抽出塞板，漏斗內(nèi)砼及后續(xù)灌入砼急速瀉入基坑內(nèi)，并迅速圍埋導(dǎo)管下口0.20m~0.30m。確保水流不能滲入導(dǎo)管，直至第一灌注點(diǎn)的封底砼頂面達(dá)到預(yù)定的標(biāo)高，再將導(dǎo)管移至第二灌注點(diǎn)，再用同樣的方法依次逐點(diǎn)灌注后續(xù)各點(diǎn)，直到各點(diǎn)均達(dá)到預(yù)定標(biāo)高，其中第一灌注點(diǎn)為圍堰全倉主灌點(diǎn)。使用8小時(shí)30分鐘，灌注砼390m3，占總量的76.7%。

圖2 平臺搭設(shè)

圖3 單導(dǎo)管封底

2.3 封底數(shù)據(jù)采集及分析

現(xiàn)結(jié)合上海至西安高速公路芒稻河特大橋右幅18#墩封底施工為例說明深水圍堰單導(dǎo)管埋管式水下封底工藝。18#墩右幅鋼圍堰砼封底：圍堰刃腳標(biāo)高：-14.1，封底砼標(biāo)高：-11.103。

按現(xiàn)場測量這8個點(diǎn)（標(biāo)高標(biāo)注圖中）。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)得出：

第一次換點(diǎn)時(shí)，各澆注點(diǎn)標(biāo)高、實(shí)際深度及砼表面標(biāo)高為：

⑴號：5.759 ⑵號：5.573 ⑶號：5.035 ⑷號：5.361 ⑸號：4.549 ⑹號：4.498 ⑺號：5.522 ⑻號：5.125

第一次換點(diǎn)時(shí)澆筑：390方，占總方量的76.7%。

本次封底，共4個主灌點(diǎn)，4個輔灌點(diǎn)，共計(jì)灌注砼508m3

2.4 施工重點(diǎn)

2.4.1 圍堰底部清理完畢后，封底前潛水員對每個護(hù)筒及樁頭周圍再進(jìn)行清理，保證封底砼與樁身砼很好的連接。

2.4.2 對于導(dǎo)管管口懸空高度，首灌必須嚴(yán)格控制在20cm-30cm范圍內(nèi)。

2.4.3 要不時(shí)地測量圍堰周圍砼標(biāo)高上升的變化，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改到位。

2.4.4 封底過程中，砼隨著重力沖擊從管口落入河床往四周流出時(shí)，受四角角支撐阻礙影響，砼未必會流過角支撐，所以必須測量四角標(biāo)高，若砼未流入四角，應(yīng)輔灌至最終標(biāo)高位置。

3 結(jié)語

根據(jù)本橋四個雙壁鋼圍堰的封底情況來看，效果良好，沒有滲漏情況且封底砼穩(wěn)定無裂紋。說明在深水圍堰施工中，“單導(dǎo)管埋管式水下封底工藝”是切實(shí)可行的，不但投入少，工序少，便于施工銜接，且進(jìn)度快、質(zhì)量、安全效果好。

[1]翁典鴻.特殊條件下雙壁鋼圍堰水下封底施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2001（4）.

[2]狄為民.雙壁鋼圍堰在山區(qū)河流橋梁基礎(chǔ)中的應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2005（4）.

[3]魏明忠.鋼結(jié)構(gòu)[M].湖北：武漢工業(yè)大學(xué)出版社,2000.