FK2+760-FK3+460老擋墻水下混凝土加固施工技術方案

丁永年

摘要：E FK2+760-FK3+460段路基防護原設計為拆除原有老擋墻防護新建，后結合現場實際情況，考慮到新建擋墻工期長，成本大，并且太湖水較深擋墻施工需要圍堰，對太湖造成污染，設計最終變更為利用原有老擋墻。但考慮老擋墻設計等級、已使用年限和新建路基加高荷載增大等因素，必須對老擋墻進行加固。本文對水下老擋墻混凝土施工進行了設計計算。

關鍵詞：水下老擋墻；水下混凝土施工；模板設計計算；質量控制

中圖分類號：U445.72文獻標識碼：A 文章編號：1674―3024（2016）07―69―02

前言

FK2+760-FK3+460老擋墻位于蘇州吳中區金庭環島公路，金庭西山為一座旅游島，一年四季風光旖旎，景色秀人，游人如織，本公路是一條環境要求很高的生態旅游公路，整個設計施工理念盡量做到少影響周邊環境，少占土地，少占太湖水域，因此對工程的質量、進度、安全文明施工等方面的要求很高。

1工程概況

FK2+760-FK3+460段路基防護原設計為拆除原有老擋墻防護新建，后結合現場實際情況，考慮到新建擋墻工期長，成本大，并且太湖水較深擋墻施工需要圍堰，對太湖造成污染，設計最終變更為利用原有老擋墻。但考慮老擋墻設計等級、已使用年限和新建路基加高荷載增大等因素，必須對老擋墻進行加固。擋墻加固設計為在老擋墻外側填筑30cm塊石+220cm厚水下混凝土+100cm高普通混凝土，塊石填筑低標高為-1.0m，加固混凝土定標高為2.5m，太湖常水位為1.5m。碎石層寬度3.8m，水下混凝土寬度3.5m。

2施工準備

2.1人員、機械、材料等準備

因水下混凝土施工技術要求高，施工難度較大，項目部組織專業隊伍施工。施工隊人員包括施工隊長1人，技術人員2人，專業技術工人5人，普工若干人，施工人員數量根據施工進度和施工強度進行靈活組織安排。主要施工機械挖掘機2臺，16T吊車1臺，運輸車輛10輛，混凝土罐車若干輛，施工機械根據施工進度和施工強度進行靈活組織進場。主要材料設計量包括C20水下混凝土7490立方米，塊石墊層798立方米，混凝土采用商品混凝土，塊石盡量利用山體開挖石塊，所以材料數量質量均能滿足擋墻施工進度強度的要求，其他周轉性材料、輔助材料根據施工組織計劃進場，做到人員、機械、材料與流水施工組織安排相協調。

2.2施工技術準備

（1）在施工前，新項目部對所有施工人員進行書面技術交底，講清楚設計圖紙內容、施工技術要求、施工總體方案、施工難點與注意事項、施工安全與文明施工要求等，并且所有施工人員必須簽字確認，做到對擋墻加固施工質量的可追溯。

（2）根據現場情況確定總體施工技術方案。因太湖水較深，下水地質不明，為確保老擋墻外側加固最關鍵的水下地基質量，采用填土高出太湖常水位排淤+反開挖水下拋石擠淤+施打鋼板樁模板支護安裝+水下混凝土澆筑的總體施工方案。

（3）施工材料質量控制標準。水下C20混凝土必須按水下混凝土的試驗規程進行配合比試驗，強度和施工和易性必須符合設計要求，塌落度應控制在180-220mm。塊石強度應大于30Mpa，外形應做到大致方正，減少針尖片含量。

（4）施工質量標準依據。所有工序應符合《公路路基施工技術規范》（JTG F10--2006）和《公路路基施工技術規范》（JTG/T F50--2011）的要求，成品滿足《公路工程質量評定標準》（JTG/T F80/1--2004）的要求。

3 30cm厚水下塊石擠淤施工工藝

30cm厚水下塊石擠淤施工采用填土排淤+反開挖后水下拋石擠淤的方案。具體施工工藝詳述如下：

3.1水下地形地貌測量

因太湖水較深，下水地質不明，首先必須對施工區域內的水下地形地貌進行測量。經測量水面標高為1.5m左右，淤泥平均頂標高為0.00m左右，用插入式測得淤泥層厚度約為0.8m左右，根據設計圖計算，排淤寬度按5.0計，填土排淤量為700*5.00*0.8=2800m3。

3.2填土排淤施工工藝

填土采用8T自卸汽車運土，1.0m3為挖掘機挖裝整平填筑，填筑由老擋墻內側向外側依次填筑，確保有利于排除淤泥。填土頂寬為5.0m，填土高出太湖常水位0.5m后，作為挖掘機停機面和工作面，對填土進行整平壓實。采用進位法施工，依次連續進行填土作業，便于減少土流失。等土體整平壓實后，做好沉降觀測工作，做到土體自然沉降不少于15天，沉降量總體趨于穩定。按設計圖和現場施工數據，填土低標高按淤泥定頂高計算即-0.8m，填筑厚度為0.8+2m=2.8m，水中坡度參照E線取土坑的坡度按1：2計，填筑土方量為（5+5+2.8*2）*2.8/2*700=15288m3，運距為10Km。

3.3反開挖水下拋石擠淤施工工藝

在填土沉降基本穩定后，根據施工流水組織長度進行土方開挖作業，同時進行水下混凝土外側模板支撐20#槽鋼的施打工作。挖土作業采用挖一段約3-5m，標高尺寸合格拋石擠淤一段，相應施打好鋼板樁。挖土作業前必須備足塊石，為確保水下塊石基礎的抗滑穩定性，塊石應壓入水下土質地基中至少10cm深，并用挖機斗充分夯實，然后鋪設10cm后的碎石墊層，填充塊石空隙和保證水下模板安裝。具體牽涉到個工程量如下：

（1）水下反開挖土方量：（5+5+3*2）*3/2*700=16800m3，填筑頂標高為2.0m，設計開挖低標高為-1.0m。

（2）塊石工程量與設計一致，為0.3*700*3.8m=798m3，但頂面按施工組織要求應增加10cm厚碎石墊層，即798/3=266m3。

3.4水下混凝土澆筑模板支撐安裝

（1）模板安裝分段長度確定。為確保水下混凝土的澆筑質量，澆筑應連續進行，綜合混凝土的供應情況和老擋土墻的沉降縫分段長度，決定每次分段長度為15m，每次澆筑混凝土量為2.2*3.5*15=115.5m3。

（2）模板與模板支撐方式總體設計。主體豎向支撐采用槽鋼打入土體，打入深度為2-3m，面板采用2cm厚竹膠板，橫木采用小方木。具體設計計算如下：

a.豎向槽鋼型號與間距確定。主要考慮混凝土的側壓力，水下混凝土按浮容重r計，混凝土高度按2.2m計。側混凝土的側壓力為p混=15*2.2=33KN/m2，再考慮混凝土的振搗力4KN/m2，澆筑傾倒力2.54KN/m2，則p總=39.5KN/m2。

按強度和剛度要求確定豎肋槽鋼的間距和型號。豎肋按剛性懸臂梁計算。則其線荷載q=39.5*2.2=86.9KN/m，M=ql2/6/2=35.0KN.m，假定間距為50cm，型號為[32，則σ=M/W=35.0/（136.1*2）=128.5Mpa <140Mpa，強度符合要求。

驗算其剛度。f=ql4/（30EI）=39.5*2.24/（30*2.1*1011*304.7*2）=24mm，剛度超過施工技術規范要求。實際施工中每根槽鋼頂部用φ12.7mm鋼絲繩與老擋墻相連，保證其剛度符合要求。綜合上述豎肋采用[32，每根長度6米，間距為50cm，每段澆筑長度15m，共分47段，每個橫斷面長3.5m，共需8個槽鋼，全線老擋土墻加固共需[32為（700/0.5+47*8）*6*38.07kg/m=405673.9kg。

b.橫肋方木截面大小與間距確定。橫肋采用方木，面板采用20mm厚竹膠板，橫肋強度、剛度按3跨連續梁計算。

M=ql2/10=86.90.5*0.5/10=2.18KN.m，則橫木需截面抗彎拉模量

W=M/（σ）=2.18/13=167cm3。一根8*8cm方木的截面模量為83/6

=95.3cm3，采用2跟方木，抗彎模量為190.3cm3，符合要求。

驗算其剛度。f=ql4/（150EI）=86.9*0.54/（150*9*109*84/ 12*2）= 0.9mm，

小于500/400=1.25mm，符合要求。綜合上述，橫肋采用8*8cm方木，間距為50cm，面板采用20mm竹膠板。不考慮周轉需8*8cm方木5*（710+47*3.5）*0.08*0.08=227.98m3，需面板700*2.2+47*2.2*3.5

=1901.9m2。

3.5水下混凝土澆筑

混凝土澆筑前，模板尺寸、標高、垂直度、穩定性等及回填塊石定標高等，自檢合格后報監理工程師認可后方可進行水下混凝土澆筑。分段澆筑長度為15m，經計算一次連續澆筑量為115.5m3。澆筑采用16T汽車吊配料斗導管進行水下澆筑。料斗容量應不小于2.05m3，保證初灌導管埋深不小于30cm，導管直徑為25cm。澆筑過程中應注意如下：

（1）混凝土塌落度必須符合要求。塌落度應控制在180-220mm，級配合理，施工和易性好。

（2）澆筑前必須有足夠數量的混凝土罐車待機，待機車輛不少于4輛，并能保證初灌混凝土導管埋深不小于30cm。

（3）混凝土澆筑應連續進行，不得中斷。在澆筑過程中應密切關注混凝土面上升和導管埋深。寬度方向（只有3.5m）設一個澆筑點，長度方向（15m）設4個澆筑點，當第一個澆筑點混凝土面上升超過50cm時，為避免混凝土流程過大，導致混凝土流失影響質量，將導管移至下一澆筑點澆筑，依次類推連續進行，必須保證下層混凝土未初凝前澆筑上層混凝土。

（4）如果終完混凝土標高有高出水面的情況，必須振搗密實，同時為保證上下層混凝土連接，表面應拉毛處理，條件允許可以按要求均勻設置石筍。

3.6水上部分混凝土澆筑

水上部分混凝土澆筑按常規施工工藝進行，保證模板安裝必須符合橋涵施工技術規范要求，混凝土充分振搗密實，其標志為表面平坦泛漿不冒氣泡。同時加強對混凝土的保濕養生。

3.7PDTA循環總結提高

因該混凝土水下澆筑工藝，既要保證滬寧圖的密實度和外形尺寸及表面平整度直順度外觀等，不太常見。為進一步提升其澆筑質量，應對第一次澆筑的施工參數（分層厚度、導管埋深、澆筑點數量和間距、混凝土的待機數量、模板支撐強度剛度穩定性等）和實體質量參數（外觀線性直順度、表面蜂窩麻面、密實性和強度等）進行總結和檢測，進一步優化施工參數、施工工藝和提升水下混凝土擋墻加固施工質量。

參考文獻：

[1]JTG F10--2006公路路基施工技術規范[S]

[2]JTG /T F50--2011公路路基施工技術規范[S]

[3]公路橋涵施工技術規范（2011）