水中墩沉井施工技術(shù)

郭 華

(中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司，陜西 西安 710043)

水中墩沉井施工技術(shù)

郭 華

(中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司，陜西 西安 710043)

以武廣客運(yùn)專(zhuān)線南水特大橋水中墩施工為例，根據(jù)該地區(qū)水文地質(zhì)情況，對(duì)水中墩沉井基礎(chǔ)的施工工藝流程及相應(yīng)的質(zhì)量控制措施進(jìn)行了詳細(xì)介紹，為今后類(lèi)似工程的施工提供了參考依據(jù)。

填土筑島，沉井施工，井壁，樁基

1 工程概況

武廣客運(yùn)專(zhuān)線南水特大橋31號(hào)，32號(hào)，33號(hào)，34號(hào)墩位于廣東省韶關(guān)市白土鎮(zhèn)南水河內(nèi)，平均水深為2 m，最高洪水位能達(dá)到6 m深，為長(zhǎng)年流水區(qū)，其樁基及承臺(tái)施工較困難。從34號(hào)墩的鉆探資料看:0 m～2.7 m為人工填土,2.7 m～4.7 m為卵石層,4.7 m～12.5 m為粉質(zhì)粘土,12.5 m以下為灰?guī)r。31號(hào)，32號(hào)，34號(hào)墩位于河床兩側(cè)河灘上，采用填土筑島施工方案進(jìn)行施工，33號(hào)墩處于河中心位置，采用搭設(shè)鋼平臺(tái)施工樁基，樁基完成后填土筑島，采用沉井進(jìn)行承臺(tái)施工。

2 沉井設(shè)計(jì)

2.1 沉井尺寸選取

33號(hào)墩承臺(tái)尺寸為12.5 m×9.3 m×3 m，沉井選用內(nèi)邊尺寸為13.5 m×10.3 m×5 m。沉井分節(jié)制作，共分兩節(jié)，每節(jié)高2.5 m，共5 m高，井口低于填筑面0.5 m，井口設(shè)置防護(hù)欄桿，井壁整體連續(xù)，采用C30鋼筋混凝土制作，節(jié)頭處預(yù)留鋼筋并錯(cuò)開(kāi)搭接面積。考慮下沉自重，井壁厚0.8 m，刃腳踏面寬為0.3 m，刃腳斜面與水平面夾角取50°，并在踏面外側(cè)設(shè)置角鋼護(hù)角，沉井下沉到位后采用100 cm厚C30混凝土封底，在基坑邊設(shè)置30 cm×30 cm集水渠，通過(guò)水渠將滲水匯集，用水泵抽出沉井外。沉井結(jié)構(gòu)尺寸如圖1所示。

2.2 井壁配筋

刃腳豎向鋼筋設(shè)置于水平鋼筋的外側(cè)，并伸入刃腳根部，內(nèi)外壁鋼筋設(shè)置φ8橫向拉結(jié)鋼筋，豎向間距與水平鋼筋相同，橫向間距按豎向鋼筋配置，刃腳根部采用角鋼加固。刃腳在轉(zhuǎn)角處設(shè)腋角并配水平鋼筋加強(qiáng)，這主要因?yàn)榫匦纬辆心_內(nèi)的水平鋼筋主要承受井壁縱向彎曲的拉應(yīng)力及刃腳作為水平框架計(jì)算時(shí)的內(nèi)力(拉彎或壓彎)。在轉(zhuǎn)角處，由于相鄰刃腳斜面上的反力作用，容易發(fā)生裂縫，所以應(yīng)在刃腳內(nèi)側(cè)設(shè)置足夠的水平鋼筋，并設(shè)置腋角和斜筋。矩形井壁配筋主要承受水平抗剪力，水平配置Φ20@20鋼筋，豎向配置Φ16@20。豎向鋼筋加工時(shí)要按預(yù)留和下節(jié)沉井接槎筋。為了便于進(jìn)行頂部支頂，在井壁施工時(shí)預(yù)埋鋼板(300 mm×300 mm×5 mm)。其配筋如圖2所示。

2.3 沉井的制作

樁基已施工完成后平整場(chǎng)地，根據(jù)實(shí)際情況先將井壁周邊11.9 m×15.1 m的范圍下降1.0 m，以便外模板安裝。其施工工藝如下。

2.3.1 制作工藝

場(chǎng)地整平→施工放線→挖土→墊木或挖刃腳模→支外模→綁扎鋼筋→立井壁模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)、拆模。

2.3.2 下沉工藝

下沉準(zhǔn)備工作→設(shè)置垂直運(yùn)輸機(jī)械、排水泵、挖排水溝設(shè)集水井→挖土下沉→觀測(cè)→糾偏→沉至分節(jié)設(shè)計(jì)標(biāo)高→二次立井壁模板(同上)→沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高→設(shè)集水井、封底。

2.3.3 沉井的制作

根據(jù)測(cè)量放線，先開(kāi)挖1.0 m(開(kāi)挖深度按實(shí)際情況確定)深井坑，并設(shè)置集水井，水泵抽水,開(kāi)挖后如基坑較軟，可暫用砂漿封底，特別是刃腳處不得處于軟弱泥層上，砂漿厚度一般為8 cm～10 cm。刃腳下部鋪設(shè)方木(也可用磚混)，沿井壁四周鋪設(shè)，刃腳設(shè)置底面平整度不得大于5 cm，相鄰墊木高差不得大于1 cm。刃腳底部需加固，包邊采用L75 mm×75 mm×5 mm角鋼加固。

井壁模板安裝采用3015組合鋼模板，如邊坡穩(wěn)定，開(kāi)挖深度的外模可不裝模板，在基坑壁上掛一層厚塑料布即可。模板一次組裝高度3 m，先安裝外模。為安全方便安裝外模，可先安裝高1.5 m模板，進(jìn)行鋼筋綁扎，考慮基底為軟弱泥層，模板支立較困難，第一節(jié)(3 m)模板采用鋼管腳手架進(jìn)行加固。鋼筋綁扎嚴(yán)格按《鐵路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》安裝。鋼筋安裝完成后進(jìn)行內(nèi)壁模板安裝，模板安裝要穩(wěn)固牢靠，嚴(yán)禁跑模。

采用C30混凝土澆筑，由拌和站集中拌制，現(xiàn)場(chǎng)泵送澆筑。澆筑過(guò)程中應(yīng)充分進(jìn)行振搗，密切注意刃腳處方木的變形。

混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%方可拆除模板。

2.4 沉井下沉

沉井下沉為整個(gè)施工工藝的關(guān)鍵工序，混凝土強(qiáng)度需達(dá)到100%后方可下沉，抽除承墊木即是沉井下沉的第一步。要求在一定時(shí)間內(nèi)將承墊木全部抽除，以保證沉井能均勻下沉。抽除方木應(yīng)分區(qū)、對(duì)稱(chēng)、同步進(jìn)行拆除，以防沉井下沉傾斜使其在一側(cè)擠死，會(huì)在后續(xù)施工中造成糾偏困難。抽除方木過(guò)程中應(yīng)密切注意各邊、角沉降量。挖除土方時(shí)也應(yīng)對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖，從中部向四邊開(kāi)挖，分層開(kāi)挖，每層宜為50 cm。距邊腳1 m處需分層開(kāi)挖，每層不得超過(guò)50 cm。如開(kāi)挖過(guò)程中沉降過(guò)快需調(diào)整開(kāi)挖方法，減小開(kāi)挖層深度，減慢開(kāi)挖速度。如下沉過(guò)慢，可適當(dāng)加壓使井壁下沉。

2.5 下沉觀測(cè)

1)沉井位置的控制。

首先在井外拉起十字樁控制線，然后在線對(duì)應(yīng)的四邊井壁頂標(biāo)出對(duì)應(yīng)線，下沉過(guò)程中，通過(guò)垂球測(cè)量十字線和對(duì)應(yīng)線的偏差，來(lái)控制沉井的位置偏差。

2)沉井下沉量的測(cè)量。

選取井外固定位置設(shè)置水準(zhǔn)基點(diǎn)，水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)高可用絕對(duì)標(biāo)高或相對(duì)標(biāo)高，然后四側(cè)角設(shè)水平點(diǎn)，下沉過(guò)程中測(cè)量標(biāo)高，以測(cè)沉降并對(duì)不均沉降進(jìn)行控制。

3)沉井下沉垂直度控制。

首先在井內(nèi)壁四邊標(biāo)出垂直軸線，各吊垂球一個(gè)，觀察垂線偏離垂直線程度判斷沉井是否偏斜。

挖土?xí)r隨時(shí)觀測(cè)垂直度，當(dāng)垂球離墨線邊達(dá)50 mm或四面標(biāo)高不一致時(shí)，立即糾正。

沉井下沉過(guò)程中，每班至少觀測(cè)兩次，并在每次下沉后進(jìn)行檢查，做好記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)傾斜、位移、扭轉(zhuǎn)時(shí)，及時(shí)通知值班隊(duì)長(zhǎng)，指揮操作工人糾正，使偏差控制在允許范圍以內(nèi)。沉井在下沉過(guò)程中，最大沉降差均控制在100 mm以內(nèi)。當(dāng)沉至離設(shè)計(jì)標(biāo)高1 m時(shí)，對(duì)下沉與挖土情況應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，以防超沉。

2.6 井壁接高

當(dāng)沉井下沉到壁頂距地面0.5 m左右時(shí)，減緩下沉速度進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)其高度低于地面1.0 m時(shí)，開(kāi)始接高沉井，接高沉井安裝鋼筋時(shí)要把兩節(jié)鋼筋焊接牢固，和上節(jié)預(yù)留鋼筋按規(guī)范要求進(jìn)行搭接。

沉井接高前，刃腳部分必須與基坑底部全部接實(shí)，不能出現(xiàn)沉井懸空部分，必要時(shí)在刃腳斜面加設(shè)支撐,回填密實(shí)，以防沉井在接高時(shí)突然下沉，使新灌混凝土產(chǎn)生裂紋。

第二節(jié)沉井的豎向軸線與第一節(jié)重合，保證內(nèi)壁豎直平滑。接高沉井前，必須將前一節(jié)混凝土頂面鑿毛清洗干凈。

第二節(jié)井壁高為2.5 m，可根據(jù)實(shí)際情況確定沉井高度，沉井口距地面不宜太高。

井壁頂部采用工字鋼對(duì)頂支撐，以保證沉井安全，在井口壁以下0.5 m處需預(yù)埋8塊鋼板(300×300×5)，每個(gè)面為2塊，2塊鋼板間距短邊中心兩側(cè)各1.7 m，長(zhǎng)邊中心兩側(cè)各2.3 m；為方便人員下井工作，井壁上預(yù)留鋼筋焊接爬梯。

3 沉井封底施工

沉井下沉接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，根據(jù)下沉速率，預(yù)留一定下沉高度，等沉降穩(wěn)定后進(jìn)行封底，封底混凝土厚100 cm，最小不小于80 cm。進(jìn)行封底后應(yīng)能保證刃腳面標(biāo)高不大于設(shè)計(jì)承臺(tái)底標(biāo)高20 mm。

沉井封底時(shí)，用高泵由沉井一側(cè)向有集水井的一側(cè)均勻澆筑，使水?dāng)D向集水井。如滲水量較小，可通過(guò)集水井收集，抽水速度可以滿足承臺(tái)施工，也可以不封底，這樣能減少沉井的下沉量并節(jié)省封底的混凝土。

4 結(jié)語(yǔ)

沉井可達(dá)到較大埋深，整體性好，穩(wěn)定性好，具有較大的承載面積，能承受較大的垂直和水平荷載。其施工工藝簡(jiǎn)便，技術(shù)穩(wěn)妥可靠，無(wú)需特殊專(zhuān)業(yè)設(shè)備，并可做成補(bǔ)償性基礎(chǔ)，避免過(guò)大沉降，在深基礎(chǔ)或地下結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較為廣泛。根據(jù)水文地質(zhì)情況，本工程采用了鋼筋混凝土沉井施工了承臺(tái)，取得了較好效果。本文對(duì)其施工技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)類(lèi)似工程具有借鑒作用。

On water pier open caisson construction technique

Guo Hua

(No.2EngineeringCo.,Ltd,China17thBureauGroup,Xi’an710043,China)

Taking the water pier construction of Nanshui Super-large bridge along Wuhan-Guangzhou Passenger Special Line as the example, according to the hydrogeological conditions in the region, the paper introduces the construction craft procedure and respectgive quality control measures of the water pier caisson foundation, so as to provide some reference for similar projects.

island building with filled soil, caisson construction, well wall, pile foundation

1009-6825(2015)02-0161-02

2014-11-04

郭 華(1981- )，男，工程師

U445

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