薄壁混凝土沉井圍堰的施工技術(shù)

1、薄壁混凝土沉井圍堰的施工技術(shù)王秀紅 1摘要：本文介紹了薄壁混凝土沉井圍堰的施工方法，結(jié)合實踐分析解決了一些新問題及難點，引進了水下灌注樁的工藝用于水下沉井圍堰封底。關鍵詞： 薄壁混凝土沉井圍堰，施工1 工程概況撈刀河大橋位于長沙市二環(huán)線撈刀河上，為一座 45m+3*70m+45m 五跨變截面預應力連續(xù)梁公路橋。設計最高水位 37.68m，常水位 27.04m，最低水位 23.72m，設計通航水位32m。主橋有 0#5#共 6 個墩，其中 0#墩、 1#墩地面標高位于常水位之上， 2#、3#地面標高位于最低水位之下，4#墩地面標高位于最低水位與常水位之間，因此結(jié)合地質(zhì)情況擬在0#臺、 1#墩采用

2、挖孔灌注樁基礎，在2#5#墩采用鉆孔灌注樁，并且2#4#墩設沉井圍堰鉆孔平臺。2 沉井圍堰方案的分析與選擇本工程沉井圍堰為搭建臨時施工鉆孔平臺并用作鉆孔泥漿池之用，在滿足施工要求的情況下應盡量經(jīng)濟、方便。2.1 薄壁混凝土圍堰與鋼圍堰技術(shù)經(jīng)濟比較（ 1） 薄壁混凝土圍堰比鋼圍堰自重大，下沉容易，一般不需要振動錘等大型設備；（ 2） 薄壁混凝土圍堰比鋼圍堰造價低；（ 3） 薄壁混凝土圍堰比鋼圍堰對地質(zhì)要求低，可在土質(zhì)較硬甚至巖土地質(zhì)中采用；（ 4） 鋼圍堰比薄壁混凝土圍堰施工進度快，部分圍堰可回收利用；（ 5） 鋼圍堰可先在場外制作好，運輸方便。根據(jù)經(jīng)濟和技術(shù)分析，為了增加工作面，加快撈刀河大橋

3、的施工進度，節(jié)約建設投資，決定3#墩采用鋼圍堰，2#、 4#墩采用薄壁混凝土沉井圍堰施工，薄壁混凝土沉井圍堰內(nèi)徑為 9.7m，壁厚0.5m。2.2沉井下沉安全系數(shù)計算下沉安全系數(shù)k=（ G-B）/ （ T+R），一般應大于1.15 1.25。G指沉井自重及附加荷重，B 指浮力，R指刃腳反力， 如果刃腳底面與斜面的土方挖空，則R=0，T 指沉井與土壁的摩阻力， T 的計算模型見圖1。5HH模型一模型二圖 1 沉井下沉安全系數(shù)計算模型模型一：摩阻力隨土深而加大，并且在5 米深時達最大值，5 米以下保持常值。T=D（ H-2.5 ） f， D指沉井外徑，f 指摩阻系數(shù)。該種方法較常使用，結(jié)果偏安全。

4、模型二：T=Dh+(H -h)/2f ，D指沉井外徑， f 指摩阻系數(shù)。 該種方法較接近實際情況。薄壁混凝土沉井圍堰內(nèi)徑為9.7M，壁厚0.5m，混凝土方量為146.62M3，鋼刃腳重30KN。23計： D=10.7M， H=6M， f 查得為 25KN/M ，混凝土密度為24KN/M。采用偏安全方法計算：K=（ 146.62*24+30 ）/10.7*（ 6-2.5 ） *25=1.21 1.15，沉井下沉安全系數(shù)滿足要求。3 薄壁混凝土沉井圍堰的制作沉井圍堰位于淺水或可能被水淹沒的岸灘上，采用筑島制作沉井，并選擇在枯水季節(jié)進行，具體作法如下（見圖2）：（1）先用反鏟平整場地，在平整的場地上

5、筑島。筑島頂標高為29.5m，比常水位高出2.5m左右，采用雙層編織袋裝土護坡，坡度為1：2，筑島采用砂船直接卸砂于雙層編織袋之間。（ 2）鋼刃腳拼裝焊接，拼裝過程要以設計中點為準反復測量半徑，宜偏大。焊接時不得留有大量焊苞，鋼刃腳下口應為整體， 焊接良好，利于下沉，減少各種額外的摩擦力剪力等的影響。（ 3）在拼好后的鋼刃腳中空部分澆筑混凝土，埋入預埋鋼筋。（ 4）在刃腳上再澆筑混凝土圈，高度為 1m，各節(jié)段澆筑時，模板不得支承在地面上，應在上一節(jié)頂部預埋支承構(gòu)件， 防止沉井接高下沉的影響， 各節(jié)段接觸面要鑿毛， 各節(jié)沉井中軸線應相重合，并注意混凝土的養(yǎng)護工作。（ 5）混凝土達到一定強度后，開

6、始下沉，在下沉一定高度且水平后，再澆筑下一節(jié)段鋼筋混凝土沉井 1m，為防止沉井在接高時突然下沉或傾斜，必要時在刃腳下回填土等，接高澆筑過程中應均勻澆筑，使下一節(jié)受力平均。依次類推，澆筑下一節(jié)，共澆完 10m高的薄壁混凝土沉井圍堰?；炷寥ψザ飞炒撊心_填沙吸水機河床沙土圖 2 筑島與沉井圍堰圖 3 沉井圍堰下沉4 薄壁混凝土沉井圍堰下沉前的準備（ 1）沉井外壁要求平整，凸出的各種預埋件要求切除，以減少外井壁與土的摩擦力，沉井內(nèi)壁要消除人工或機械取土、吸泥的障礙，堵塞各種漏洞。（ 2）在沉井四周用紅油漆劃上尺寸刻度，以刃腳底部開始直到沉井頂部，并在旁邊釘上標樁，以便于下沉時隨時觀察情況之用。（

7、3）在沉井的東南西北四個方向各設置一塊帶垂球的木板以便隨時觀察沉井傾斜之用。（ 4）準備好下沉所需要的各種機械，如：抓泥機、吸泥機等。組織動員各種人員，并進行安全質(zhì)量教育。5 沉井圍堰下沉5.1下沉方法（ 1）挖除沉井內(nèi)土，沉井內(nèi)土質(zhì)為素填、亞粘土及砂卵石土。不得挖除沉井外圍填土。本工程采用不排水除土，邊吸水邊補充水見圖3。（ 2）沉井內(nèi)除土應先從中間開始均勻， 對稱地逐步向刃腳外分層取土， 以期沉井均勻下沉，防止傾斜。特別是下沉初期，沉井入土較淺，容易發(fā)生傾斜，施工尤應注意，不得偏取土和偏壓重。（ 3）為防止沉井下沉時產(chǎn)生較大傾斜，應根據(jù)土質(zhì)情況，沉井大小，已入土深度等控制除土深度，在一般情

8、況下，作出如下要求：刃腳處，除清理風化巖，渠石等障礙物外，除土面不宜低于刃腳 0.5m 1.2m；分層除土的層厚以 0.3m 0.5m 為宜。（ 4）下沉過程中，應經(jīng)常作好泥面標高，下沉量，傾斜和位移的測量工作，隨時注意糾正沉井的偏斜， 并注意觀察沉井周圍地面塌陷和沉井開裂的情況， 以便采取措施， 確保沉井附近的施工設施的安全及正常使用。（ 5）合理安排沉井棄土地點，棄土盡量遠棄或向沉井周圍較低處棄土，力求沉井周圍外側(cè)土等側(cè)壓，防止沉井偏斜。（ 6）沉井下沉至設計標高以上 2m前，應控制井內(nèi)除土量， 并注意按設計要求調(diào)平沉井， 防止因偏斜及偏移過大難以糾正。（ 7）沉井下沉到設計標高后，由于沉

9、井要承擔鉆孔平臺及鉆機和人員的荷載，因此要加載試壓，在本工程采用 20m3 的水箱灌水均勻試壓，如有下采用接高外理。5.2難點解決值得一提的是本工程4#墩有一個亞粘土層，標高位于22.81m 22.21m，沉井已下沉6m左右， 在文章前面提到采用的是水下除土方法， 一般只能采用抓斗折抓泥及吸泥方法， 而亞粘土層受長期地質(zhì)作用已比較堅硬， 因此抓泥和吸泥效果不好， 工程停滯一段時間沒有進展。為了節(jié)約資金， 筆者通過仔細測量， 分析計算提出輕微翻砂除土的方式去下沉。 具體作法如下：（ 1）夯實沉井外壁的填土。（ 2）調(diào)解水文情況，計算水壓差及土側(cè)壓差。（ 3）在沉井內(nèi)抽水，抽出來的水補充到水壓較低

10、一側(cè)，并在水壓較低一側(cè)提高土壓。（ 4）在沉井內(nèi)抽水，快要見底時發(fā)生了翻砂，亞粘土層被翻動，采用抓斗抓出亞粘土后沉井下沉了近 1m，經(jīng)過測量沉井傾斜及偏移在控制的范圍內(nèi)。并得出吸泥機對砂卵層取土效果好，抓斗對雜填土，亞粘土取土效果好。6 沉井的基底清理及封底沉井下沉至設計標高后，應檢查基底地質(zhì)情況是否與設計相符，并檢查沉井偏移情況。清基時，應先用抓斗抓取清理，快達到標高后用吸泥機清理，應力求基地平整。因為本沉井四周水位較高，在打入鉆孔用的護筒后在沉井與護筒之間采用水下混凝土封底。6.1具體作法（ 1）突破傳統(tǒng)方案， 在圍堰圓心設計一套封底設備 （即一根導管和一個下料斗） ，導管內(nèi)徑較粗為 35

11、cm。坍落度宜在 18 22cm。（ 2）在封底混凝土的配合比上改進，增加流動性。（ 3）下料時采用水下灌注樁混凝土的辦法，要求拔球，導管底距圍堰底距離不可太大（一3般只能在10cm以內(nèi)），連續(xù)灌入需要的60m 混凝土。3（4）達到 60m 混凝土用數(shù)臺大功率的 80 周波振動棒用繩子吊入水中，在水底拖動振搗，將封底混凝土振搗密實水平。反復測量，不留死角，達到設計標高。6.2封底效果橋梁施工完成后低水位鑿除圍堰時發(fā)現(xiàn)，按此方案施工能完全達到設計要求，封底混凝土表面很平整，無混凝土“洗澡”現(xiàn)象，混凝土強度也達到標準，節(jié)約了多套封底設備，大大節(jié)約了人力，保證混凝土平整度和標高。7 結(jié)語本工程所用的薄壁混凝土沉井圍堰方案，取得很好的效果在本方案中通過技術(shù)人員的努力解決了一些新問題和難點，謹慎采用了翻砂除土的新方法，引進了水下灌注樁的工藝用于水下沉井圍堰封底，取得良好經(jīng)濟技術(shù)效果，在此供廣大工程科技人員參考。Construction of slit concrete monolith s cofferdamAbstract:The paper introducedConstructionof slitconcretemonolithresolved some hard question and finded a new meansKey words:Slit