大型沉井封底施工工艺研究

刘楠靖

(中铁大桥局第八工程有限公司，重庆 400020)

1 工程背景

1)工程概况。3号主墩沉井基础下端平面尺寸62.4 m×38.4 m，顶端平面尺寸64 m×40 m，主要分为下部的钢沉井及上部的钢筋混凝土沉井两部分。钢沉井高度为50 m，混凝土沉井高18 m，总高度68 m，沉井68 m接高、下沉到位，浇筑2 m高挡水围堰后，立即对沉井12个井孔分区清基找平后分两个区进行封底混凝土施工，封底混凝土高度为刃脚以上12 m，采用水下C30混凝土。

2)水文条件。墩位所在河道属于感潮河段，水位受长江径流与潮汐双重影响，主要受长江径流控制，一般每年5月～10月为汛期，11月～次年的4月为枯季，水位每日两涨两落，为非正规半日潮型，潮差30 cm左右，涨潮历时3个多小时，落潮历时8个多小时，水位年内变幅较大。在桥位上游约70 km设有大通水文站，根据水文观测资料，历年最高水位为14.70 m，历年最低水位1.25 m，多年平均水位6.75 m;桥址断面20年一遇洪水水位12.01 m，10 年一遇洪水水位为 11.55 m。

3)地质条件。3号墩沉井区域岩土层分布自上而下各土层工程特性为:粉砂:灰黄色，饱和，松散状，成分以石英、长石为主，少量云母，质较纯。粉质黏土:灰黄色、灰色，硬塑状，质不均，夹粉土、粉砂薄层，顶部杂植物根系;主要呈层状分布于无为岸覆盖层中上部。细圆砾土:灰色、灰黄色，饱和，密实状，含50%～75%卵砾石;卵石成分以石英砂岩为主，磨圆度中等;粉细砂充填为主，少量中粗砂、粘性土充填。呈层状分布。

2 封底施工工艺及流程

沉井封底混凝土施工的总体施工工艺:施工准备→清基→检查验收→封底平台布置→导管法灌注封底混凝土。

2.1 清基

沉井清基与沉井下沉末期同步进行。沉井清基在沉井下沉到距设计标高2 m时开始，采用小型吸泥机控制排碴及下沉速度，控制各个井孔泥面标高基本一致，不形成较大锅底，避免沉井下沉过程中对基底土层的更大扰动。清理采用吸泥机和高压射水，使井口内、刃脚及隔墙下的土层形成的封底锅底坑满足设计要求。锅底尺寸满足要求后，对封底范围内的刃脚及沉井内壁上的附着物进行清净。同时着重清理沉井刃脚斜面及井壁等部位，使之能与封底混凝土粘结良好。高压射水管对称开孔，以便于贴近井壁进行清理。按设计要求及施工规范验收清基质量，包括井壁粘泥清除、浮土沉淀厚度、刃脚底面及井孔标高等。

2.2 封底平台布置

封底平台采用单层双排贝雷梁支架，支架支承于龙门吊机轨道支架上。每个井孔共布置3组贝雷梁支架，上面铺设钢模板作为操作平台，平台四周设置防护栏杆。根据封底混凝土浇筑分区，需在对应的井孔顶面布置施工平台，总共需安装2次封底施工平台。封底时，单个井孔共布置2套或3套导管，3组支架，其中2组支架上通过卡箍安装固定相应导管。井孔内所布置导管的覆盖半径需包含沉井单个井孔底面范围。

封底平台布置见图1。

图1 封底平台布置图

2.3 导管布置

导管基本节长度为12 m，每套导管均配有长度不等的调整节，调整节装于顶部，便于封底时导管的提升拆除，以控制导管的埋深。导管节段之间，料斗与导管之间均通过法兰连接，橡胶密封圈止水。浇筑水下混凝土前，对每套导管逐套进行水密性和压力性试验，试验压力取水压的1.5倍。

封底混凝土导管在浇筑分区井孔内分别布置，为得到稳定的高质量封底混凝土，水下封底混凝土在浇筑过程中应控制混凝土的浇筑距离。根据封底混凝土性能和沉井井孔构造，导管共配备有15套(2套备用)，中间孔布置3套，其余每孔2套，混凝土流动半径不小于7 m。导管编号(对应导管拔球顺序)见图2。

图2 导管布置图

2.4 封底混凝土施工

沉井经观察下沉稳定后即可开始封底工作，沉井稳定的标准以设计要求为准，一般为8 h内下沉量不大于10 mm即可认为沉井已稳定，可开始封底。

2.4.1 储料斗的布置

由于封底时是按区施工，逐孔拔球，故设置1个15 m3的储料斗供拔球使用，封底导管上设置1.5 m3的小料斗，储料斗通过溜槽与小料斗相连。储料斗设置在贝雷桁位置，利用贝雷桁受力。另外，为防止储料斗倾覆，储料斗应与贝雷桁上分配梁临时焊接固定。

2.4.2 测点布置

在沉井封底混凝土浇筑过程中，为准确掌握混凝土顶面高程，应布置足够数量的测量控制点，按一定的时间频率进行测量观测。混凝土被沉井井孔自然分隔，单个井孔内的测点主要根据混凝土面标高特征点进行布置。每个浇筑点及测点处平台标高提前测出，作为测量混凝土面的基准点，并用油漆标示在该点处。单个井孔的测点布置如图3所示。

图3 测点布置图

2.4.3 混凝土浇筑

封底混凝土由2艘2×100 m3/h拌和船集中供应，每小时实际供混凝土量为200 m3左右，混凝土必须严格按施工配合比拌制，应严格控制外加剂的水剂浓度和计量精度，搅拌时间不少于90 s，并观测出料质量，搅拌不均的不得采用，防止堵管。混凝土浇筑时，实验室人员在浇筑过程中随时观察混凝土质量，定时抽检混凝土坍落度，并根据砂石料的含水率等现场实际情况，在保证水灰比不变的情况下，随时调整用水量。根据不同类型井孔适当调整混凝土浇筑速度，混凝土拌和船应备料充足并保证设备正常运行并做好检修准备，砂石料及水泥船需按计划进场保证原材料充足。首批混凝土灌注采用隔水薄膜拔塞法，薄膜铺设前应在小料斗底部涂抹薄层洗衣粉水。漏斗与导管之间用快速接头连接，封底前，必须实测每根导管底口与泥面的距离，控制在30 cm左右，确保首批混凝土的封口成功。首批混凝土灌注小料斗内涂抹黄油，并铺塑料膜，用塞子堵住管口，用塔吊挂住塞子，待储料斗内储满10 m3后开启储料斗斗门，混凝土通过溜槽进入对应封口导管的小料斗，当小料斗内灌满混凝土后用塔吊立即吊出塞子，使隔水膜随导管内混凝土下落。在储料斗放料的同时，输送泵开始往集料斗内连续供料，不间断地保持混凝土通过小料斗和导管灌注至水下，从而完成首批混凝土的灌注。

根据图2中导管编号的先后顺序依次进行各导管的首批混凝土灌注。各导管首批混凝土灌注埋置深度为0.8 m，正常灌注过程中，每根导管的混凝土灌注间歇时间不宜超过30 min，值班技术员做好导管的灌注记录。在灌注过程中应注意控制每一浇筑点标高，每灌注一次，能引起混凝土面变动的点即该导管作用半径范围内的测点都要测一次，并记录灌注、测量时间。

还应控制并要求现场定时绘制混凝土面标高线，低的地方及时补充混凝土，高差不得大于1.5 m，自流平，自密实。通过混凝土浇筑方量和实测浇筑高度提升导管及时拆卸导管，并注意协调各导管浇筑速度使井孔内混凝土保持大致相同的标高。同时应注意混凝土的堆高和扩展情况，正确地调整坍落度和导管埋深，使每盘混凝土灌注后形成适宜的堆高和不陡于1∶5的流动坡度，提升导管应严格使导管不进水。井孔封底混凝土顶面浇筑至离刃脚的标高以上12 m高度处为止，在混凝土面浇筑到距离预计高度约50 cm时控制浇筑速度，加强观测，严格控制封底混凝土终浇标高。根据现场测点的实测混凝土面高程，确定该点是否终止浇筑，终止浇筑前上提导管，适当减小埋深，尽量排空导管内混凝土，使其表面平整。混凝土浇筑临近结束时，全面测出混凝土面标高，重点检测导管作用半径相交处、周边倒角等部位，根据结果对标高偏低的测点附近导管增加浇筑量，力求混凝土顶面平整;并保证厚度达要求，当所有测点均符合要求后，暂停混凝土浇筑，并核对混凝土的灌入数量，以确定所测混凝土的高度是否准确，当确定混凝土的顶面标高到位后终止混凝土浇筑，拆除灌注导管，冲洗堆放。待混凝土灌注完后拆除储料斗及其支架等设备。

3 结语

1)背景工程中封底部分钢沉井井壁清洁、光滑、平整，未出现变形，保证了与封底混凝土良好的粘结。2)封底施工过程顺利，未出现堵管、导管接头渗水等情况。3)封底混凝土施工完成标志着主桥3号墩基础从钢沉井制造、运输、接高，混凝土沉井接高，沉井下沉，封底等一系列基础施工的顺利结束。

［1］李廉锟.结构力学［M］.第5版.北京:高等教育出版社，2010:7.

［2］周永兴，何兆益，揍毅松，等.路桥施工计算手册［M］.北京:人民交通出版社，2001:5.