幾內亞馬姆庫杜河橋梁施工中土石圍堰施工技術應用

劉春宏 LIU Chun-hong

（中鐵十七局集團第二工程有限公司，西安 710024）

0 引言

隨著我國經濟的飛速發展，基礎設施建設也在飛速發展，一大批橋梁相繼建成，顯示出了我國的雄厚基礎設施力量。橋梁在建設中往往會穿越河流，因此，橋梁的樁基、承臺是橋梁建設中的難點，因此，不同橋梁的設計方案也不盡相同。國內河內橋梁施工多采用鋼板圍堰，“幾內亞”馬姆庫杜河，位于入海口，施工處河面寬230m左右，漲潮時候6.5m，退潮3m。在綜合考慮了當地自然環境、降低成本、技術和設備限制、河流無通航要求等方面原因，“幾內亞”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例，闡述了河內大橋樁基和承臺施工中采用的簡易土石圍堰施工方法，最經濟地解決了河內樁基、承臺施工中遇到的問題，可供同類工程參考。

1 土石圍堰的技術特征

土石圍堰是在水工建筑周圍建造地基，防止在水里進行施工，用土、石等材料建造的臨時擋水建筑物。土石圍堰可充分利用當地的材料，具有結構簡單、施工簡便、不需地形地質條件、易于加高、增厚等優點。在橋梁施工中，土石圍堰一般采用土、石渣（或碎石）進行填筑。土石圍堰的上游和下游坡度由堰高和填筑特性決定。土石圍堰的快速發展是由于：①具有良好的經濟效益。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，土石圍堰的造價只是混凝土大壩的1/15~1/20（近年來，一些國家已經降到了1/30~1/70）[1]。②隨著巖土力學理論、測試手段和電算技術的不斷發展，土石圍堰的設計理論和計算方法得到了改進，從而提高了土石圍堰的設計質量和安全性。③隨著大型工程機械的發展，土石圍堰工程的機械化水平得到了極大的提高，同時在施工中還可以通過新的工藝技術來提高工程的效率和質量。④隨著施工工藝的進步，對壩體材料的需求有所放松，并能充分發揮當地資源優勢，可采用棄渣建壩，既能保證挖填平衡，又能節約投資。⑤土石圍堰對各種地形、地質條件具有很強的適應性，對基礎條件差的情況，基本上都可以采用土石圍堰。⑥對惡劣天氣的適應性更強，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 土石圍堰的設計準則和規范

①圍堰的選型原則：圍堰必須安全、可靠，能滿足穩定、防滲、抗沖刷的要求；該工程具有結構簡單、施工簡便、便于拆卸、充分利用本地物料和挖掘渣土等優點，并能達到工期的要求。結合以上原理，結合現場實際，提出了以土、石為圍堰的臨時擋水結構。②土石圍堰的設計標準是五年一遇洪水，對應的流量為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計規范》SDJ338-89的施工技術規范，對該工程的土石圍堰等級進行了評定[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，并按實際地形，在壩體的下方120m處設置土石圍堰，在壩體的右下角，靠近3號水槽，需要用大塊石進行保護。因工程中的石渣在河床上滾動，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。本橋為馬姆庫杜河而設，全橋位于直線上，縱坡為平坡?？卓绮贾脼?1~32m雙線預應力簡支T梁。兩側橋臺均采用T形橋臺，基礎采用明挖基礎；橋墩采用圓端形實體橋墩。墩基礎采用鉆孔灌注樁和明挖滿灌基礎。3#～7#水中墩，2#、8#水邊墩，水中墩施工難度大，是本標段重難點工程。計劃采用土石圍堰進行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 施工準備

①技術準備。

熟悉和分析工程地質、水文地質資料和埋深情況、施工水位和流速、河床地質和周圍情況分析。圍堰、橋梁施工前組織技術人員認真學習實施性施工組織設計，閱讀、審核施工圖紙，熟悉規范和技術標準，制定施工安全保證措施，提出應急預案。對施工人員進行技術交底，對參加施工作業人員進行上崗前技術培訓，考核合格后上崗。

②機具準備。

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

③場地準備。

填筑圍堰前先對橋址處的場地進行平整，樹根、石塊、表面淤泥及雜物挖除，并根據地質情況進行工作平面處理，防止施工過程中機械失穩，發生不安全事故。陸地設置排水溝、集水坑，及時將施工區域的積水排走，確保場內無積水。

④土石準備。

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

4.3 測量放樣

測量工程師對圍堰尺寸與位置，必須進行貫通測量和河床實地測量，并形成測量成果報告。在河床對岸兩側插上旗幟，便于施工時確定土石圍堰筑島的大體位置準確，并及時跟蹤測量放樣，確保施工尺寸、位置準確無誤，指導施工。

4.4 土石圍堰筑島

施工時采用裝載機配合挖機施工，自卸車將石塊運至施工現場，利用挖機將石塊送入河道內，石塊填至露出河水表面，依次填黏性土，一層土，一層石塊進行分層填筑，并利用挖機逐步進行壓實，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，便于施工機械及作業人員行走。先施工小里程端圍堰，待小里程端整個橋梁結構物施工完畢后拆除小里程端圍堰再進行大里程端圍堰施工。圍堰結構尺寸見圖2。

圖2 圍堰結構尺寸

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，采用整體鋪設一層土工布，土工布超出頂面1.0m，并采用鋼筋進行固定在圍堰上，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，進行圍堰外側堵水。

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，在圍堰巖體內打入高壓旋噴樁，進行注漿加固圍堰體。旋噴樁φ0.8m，間距6m，兩排，梅花型布設，示意圖如圖3。

圖3 旋噴樁布設示意圖

4.6.1 場地平整

先進行場地平整、夯實。同時合理布置施工機械、輸送管路和電力線路位置，確保施工場地的“三通一平”。

4.6.2 測量定位

施工前用全站儀測定旋噴樁施工的控制點，經過復測驗線合格后，用鋼尺和測線實地布設樁位，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機具就位

鉆機就位后，由專人指揮，用水平尺和定位測錘校準樁機，使樁機水平，導向架和鉆桿應與地面垂直，傾斜率小于1.5%。對不符和垂直度要求的鉆桿進行調整，直到鉆桿的垂直度達到要求。為了保證樁位準確，必須使用定位卡，樁位對中誤差不大于5cm。

4.6.4 鉆進

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，即鉆孔完成時插管作業同時完成。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。

4.6.5 漿液配置

高壓旋噴樁的漿液，采用42.5級礦渣水泥，水泥漿液配制嚴格按設計要求控制為水灰比、水泥漿比重及水泥用量。攪拌灰漿時，先加水，然后加水泥，每次灰漿攪拌時間不得少于2分鐘，水泥漿應在使用前一小時制備，漿液在灰漿拌和機中要不斷攪拌，直到噴漿前。噴漿時，水泥漿從灰漿拌和機倒入集料斗時，過濾篩，把水泥硬塊剔出。水泥漿通過膠管送到旋轉振動鉆機的噴管內，最后射出。

4.6.6 噴射注漿

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

4.6.7 沖洗

噴射施工完成后，應把注漿管等機具設備采用清水沖洗干凈，防止凝固堵塞。管內、機內不得殘存水泥漿，通常把漿液換成清水在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內的漿液全部排除。

4.6.8 鉆機移位

旋噴提升到圍堰頂面時停止旋噴，提升鉆頭出孔口，清洗注漿泵及輸送管道，然后將鉆機移位，重復以上操作，進行下一根樁的施工。

4.7 圍堰內側防護

防止施工期間，圍堰內側落石，造成不安全事故，對圍堰內側坡面進行防護處理，防護形式采用鋼絲網防護，鋼絲網伸出圍堰頂面0.5m，并用φ48鋼管，長度0.5m，串過鋼絲網，楔入圍堰巖體內，確保鋼絲網不脫落。坡面間隔3.0m楔入一根長度0.5m的鋼管，進行固定鋼絲網，梅花形布置。

4.8 圍堰內抽水、堵水

圍堰內采用大功率水泵5臺進行抽水，抽至底部時，用泥漿泵進行抽排，將圍堰內積水、積泥基本抽排干凈。對于個別漏水部位，采用土工布、麻袋塞填，進行堵水。在圍堰內設置集水坑，將小股狀橋梁用集水坑進行抽排出圍堰。

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間后，由監理工程師進行驗收，經驗收合格后方可拆除。在拆除圍堰時，首先用挖掘機挖掘，挖掘出的泥土由挖掘機運至指定的場地，不得隨意傾倒在水里，以免污染環境。為了保證掘進機在爆破過程中有充分的工作空間，可以將挖土機置于圍堰的上半部分，并沿由右至左的方向繼續向后移動。

4.10 監控和測量

在建設和使用過程中，要對現有設備進行監測，以確保現有設備的穩定性。為此，項目部要組織一支專業的測量隊，在工程開始之前，在已有的設備上設置若干監測點，并在施工期間按2次/天進行監測，并對現場的實際位移、沉降進行監測。若觀測值大，則應立即停止施工，并加大觀測密度，查明問題所在，采取有效的處理措施，直至觀測資料回復正常，才能繼續進行。

5 注意事項

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，要注意避免周圍建筑物、構筑物、道路管線等的沉降、變形，如有需要，可與甲方協商，并在施工過程中加強監測。③拆除圍堰：在選擇圍堰的形式和材質時，必須將施工完成后的拆除問題考慮在內。水下的部分必須拆除，在沒有必要的時候，不能用大塊石頭，混凝土塊體等進行填充。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，就會進行最后的拆除工作。④基坑水位問題：基坑底部含有粗沙，其滲透率難以預料，且超乎我們的預料，如果單純的防滲措施或者防水面積太小，就會導致基坑水位過高，導致工程無法進行。鑒于工程進度，我們采取了抽水的方法。在基坑通水點下泵進行抽水，確保泵的流量比管道中的水流多（單位時間）多，泵啟動一段時間后，可以確?；铀灰恢毕陆抵钡娇吹交拥牡撞?。但是要達到提高工作效率節約工作時間，必須事先做好工作前的準備，提前啟動水泵，控制好時間，以免造成不必要的浪費[5]。

6 結束語

總之，土石圍堰在保護現有設施、保證樁基和承臺的順利完成方面起著舉足輕重的作用。通過對該工程的檢測，該工程的施工質量符合設計和技術規范的要求，表明該方案是合理、可行的，對同類工程具有一定的參考價值。