锚碇沉井地基处理技术在桥梁施工中的应用

曾希键

（中交二航局第四工程有限公司）

锚碇沉井地基处理技术在桥梁施工中的应用

曾希键

（中交二航局第四工程有限公司）

桥梁建筑工程规模的不断发展和扩大，使地基处理技术在实际的应用中显得更为重要。地基处理是建筑结构建设的基础，如果地基质量没有达到施工要求，也就为整个工程建设质量埋下隐患，因此，对地基处理施工技术水平要求非常高。尤其是桥梁建设，遇到软弱地基的情况，就需要综合考虑各个方面选择合理的地基处理方案。本文讲到了锚碇沉井地基处理技术，以新建连镇铁路五峰山长江大桥为案例，进一步分析复合地基处理技术在桥梁施工中的作用，为从事桥梁建设者提供参考资料。

锚碇沉井技术；地基处理；应用

1 工程简介

五峰山长江特大桥是新建铁路连云港至镇江线重点控制工程，桥梁总长6408.909m，其中跨江大桥主桥长1432m，正桥主航道桥采用（84+84+1092+84+84）m双塔连续钢桁梁悬索桥桥式方案。其中，北岸锚碇采用了沉井基础。

北锚碇沉井基础长100.7m、宽72.1m、高56m，是我国目前规模最大的锚碇沉井。沉井从最下端到最上端由10节组成，第1节是钢壳混凝土沉井，高度是8m；第2节到最后一节为钢筋混凝土沉井，其中第2节的高度是6m，从第3节到第8节高度都是5m，第9节的高度是4m，最后一节的高度是8m。沉井封底混凝土的厚度为12m，沉井顶面的标高为+1.0m，地基底部标高为-55.0m。

沉井的截面形状为矩形，标准墙壁的厚度为2m，隔墙的厚度为1.3m，中间一共设置48个矩形井孔，井孔尺寸均是10.2m×10.8m。其中引桥端18个井孔用C20水下混凝土填充，中间18个井孔用砂填充，主桥端12个井孔用清水填充。

上述说到沉井的第1节为钢壳混凝土结构，它的刃脚高度为1.8m，刃脚底面宽度为0.2m，为传递封底混凝土基底反力和增强封底混凝土与井壁的联结，在第2节沉井设置了6m高的剪力键。根据施工安排，第1节钢壳沉井需要在工厂里提前预制，现场进行拼接操作，其余部分的沉井在施工现场直接浇筑。应该注意的是第10节为异形沉井，需要在局部隔墙的位置和井壁顶端的位置留槽口。沉井顶盖使用的是钢筋混凝土顶盖，截面尺寸为69.7m×98.3m，厚度控制在6～8m之间。

2 工程地质情况

北锚碇位于长江北岸陆地上，地处冲积平原，陆地开阔而且平整，土质为沉积砂土，抵抗冲击的性能比较差，周围有居民房和一些养殖水塘，多为农田。锚碇区域的高程在1.5～2m之间。

经过地质勘测，地质层结构从上到下的土质为淤泥质黏土、粉砂、中密粉砂、粉细砂石以及中密粉细砂。地表的覆盖厚度大约57～64m，经过研究，沉井地基底部处于粉细砂层中，高程是-34.5～-60.5m之间。

表1 通过地质勘测得出的各土层的性能参数表

通过上述的地质参数资料我们可以知道，锚碇区域的土质比较松软，不能承受前三节的荷载，因此，需要采取加固措施，才能满足前三节沉井在地基上稳定拼装以及浇筑的要求。

3 地基处理

通过相关资料和数据进行计算分析以后，为了沉井下沉的方便性，准备对原有的水塘进行吹填，施工方案经过讨论采用砂桩复合地基加固法进行，施工程序分别从以下几个方面进行详细的介绍：

3.1 吹填

由于该项工程的锚碇区域为水塘，首先要对水塘进行吹填作业，该工法是江河堤防普遍采用的填筑方法，这种方法不仅避免了使用机械碾压的不利条件，而且可以使各施工断面同时开展工作。吹填施工工序有以下几个步骤：

（1）施工放线。首先对需要吹填的范围进行放线工作，根据设计要求，整个水塘都要被吹填，那就以水塘边界为界限。

（2）抽水，清淤。吹填工作进行之前需要将水塘里面的水抽出来，将底部的淤泥清理干净，挖除后的淤泥运至指定的临时弃土场。

（3）围堰。根据施工场地的实际情况和施工安排，可以将各个水塘分别作为一个吹填区域，由一套机器设备轮流作业就可以，大大节约了成本。由于吹填区吹填后标高比水塘边标高低50cm左右，围堰的作用主要是防止吹填时水肆意蔓延，并不承受吹填砂的作用力，所以围堰采用就地筑土或装砂袋的方式进行围堰。若采用砂袋围堰时，上下层砂袋之间应错缝，确保围堰稳定均匀。

（4）泄水口和排水沟。泄水口的位置选择需要考虑排水顺利的排到指定地点，另外可以使泥浆在流出的过程中便于泥沙沉积。除此之外也要注意排水对周围环境的污染，因此，泄水口最好选择在充填区域的排泥管线的位置或者在死角位置。排水沟的开挖坡度不要太大，以免产生水流加速冲刷沟面，满足水流流量就可以。

（5）吹填。本次工程采用单面吹填法，以保证吹填池内土质颗粒分布均匀，将进泥管和排水管各自放在一端，并且摆放平顺，在进泥管位置安排人员看管。从围堰的一端向另一端逐渐推进，使吹填面逐渐升高，直到排水管位置，达到预定高度就可以了。

（6）平整。吹填工作做完以后，利用人工配合挖机对整个吹填区域进行整平。

（7）吹填质量控制。吹填工作每次需要将厚度控制在0.3～0.5m，每完成一道吹填工序需要停止一定时间，待吹填土初步排水固结，然后继续施工操作。此时注意的是出泥口应该被时时调整以保证处于向前延伸状态，以防止细小土颗粒聚集。如果没有达到平整要求，需要人工和机器再次处理。

3.2 砂桩施工

对沉井的井壁以及隔墙位置需要使用砂桩进一步加固。砂桩的桩直径是0.5m，中心间距为1.2m，砂桩的长度为17m，底部标高为-16m，根据计算，砂桩的范围应该在井壁和隔墙两边向外3m，理论上共需要5870根桩。每根的砂桩使用砂量可以依据公式来计算，即：

式中：Q代表每根砂桩使用的砂量；Rv代表充盈系数，一般取值1.35；r代表桩半径；L代表桩的长度。

砂桩桩体材料采用含泥量不大于5%的天然砂砾或中、粗砂，砂的级配为自然级配。

3.3 降水井施工

由于施工现场地下水水位比较浅，地表含水量比较丰富，因此，基坑开挖前需要进行降排水施工。考虑实际降水过程中随着抽水井工作时间的延续，过滤器会局部产生堵塞，采用12口降水井，沉井角点各布置1口，四周均匀布置8口。为减少堵塞情况，在花管外侧缠绕过滤网以减少含水层细颗粒流入井内，井管下好后用1～3mm的砂砾料回填到井管和井壁的周围，及时洗井，清除在钻井过程中孔内泥浆对含水层的封闭，同时疏通含水层，以达到良好降水的效果。

3.4 基坑开挖施工

从第1节的井壁外侧4m处开始大基坑开挖，外边缘3m按1：1进行放坡，换填平面尺寸为108.7m×80.1m，换填高度为2.0m，在基坑开挖的过程中由于淤泥质黏土含水量比较大，可能会出现坍塌的情况，因此需要一边开挖一边填入砂垫层进行护坡。

3.5 砂垫层施工

为方便第一节钢壳沉井的拼装，内部地基在砂垫层置换后的顶标高为+2.5m，由于开挖地基的深度比较深，为了避免塌陷情况出现，在施工的同时进行“滚浆法”砂垫层施工，一边开挖一边利用推土机推入进行浇水碾压，除了第一层的厚度控制在80cm左右，其余层厚度均控制在40cm左右，用履带式推土机配合振动压路机分层浇水碾压使砂垫层的荷载重力在1.8g/m3以上。垫层施工完成以后，进行平板荷载试验，试验极限承载力不能低于309kPa才能进行下一个施工程序。在砂垫层施工中也要注意排水和防水。

3.6 混凝土垫块施工

砂桩复合地基的平板荷载试验满足要求以后，需要用混凝土垫块进行表面铺设，根据沉井形状进行放线，施工成槽，对底部和坡面进行夯实，然后铺设提前预制好的混凝土垫块，本工程这道工序使用的是厚度为20cm的C30混凝土垫块，截面面积为120cm×120cm和60cm×120cm的尺寸，放入垫块的数量需要根据施工的实际情况和设计方案进行确定。

4 总结

本文通过一个工程案例和具体的数据资料进行描述，加深了人们对地基处理技术的理解，使我们明白，地基处理技术在实际的施工中发挥着关键作用。在实际的桥梁施工中，经常需要对地基进行处理，本篇文章不能解决所有情况，但是只要建筑人员不断的学习和实践，一定会进一步完善和提高地基处理技术水平。

[1]张凤宇.沉井与沉箱在工程建设中的作用[J].中国铁路出版社，2013（25）.

[2]刘明湘.浅析锚碇沉井技术在地基施工中的应用[J].山西建筑，2014（14）.

[3]翟振江.试论锚碇沉井地基处理技术在铁路施工中的作用[J].建筑与科学，2014（12）.

U445.55+7

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1004-7344（2016）12-0132-02

2016-4-10