深水无底锁扣钢管桩围堰水下混凝土封底施工技术控制——双导管移动首封推进水下混凝土封底法

薛占文

中交第四公路工程局有限公司 北京 100022

1 工程基本情况

1.1 主墩及围堰设计概况

鄱阳湖二桥主桥设计为钢—砼组合梁双塔五跨空间双索面斜拉桥，设计跨径为 68．6+116．4+420+116．4+68．6=790m。主墩采用群桩基础，24根直径为250cm钻孔灌注桩，承台平面尺寸为18．0m×35．0m，厚 5．0m。

主墩围堰采用锁扣钢管桩围堰形式，其设计参数如下：设计水位：+18．000；围堰顶设计标高：+19．000、底标高：-11．000；水流速度：v=2m/s；河床标高：+0．000;承台底标高：+3．000；封底混凝土底标高（-1．500 至 -2．0）、顶标高 +3．000,厚度为4．5-5．0m；围堰尺寸为 38．88m×30．13m。

1.2 主墩施工程序及围堰封底施工方法的特点

主墩采用锁扣钢管桩围堰作为挡水设施，确保水中结构在无水环境下顺利实施。

在基桩施工的同时，进行锁扣钢管桩围堰施打、基地清淤、水下混凝土封底、堰内抽水、破桩头、基底清淤、承台等结构施工[1]。

其围堰内水下混凝土封底是围堰施工成败的关键，若封底失败将对后续施工造成不利影响。轻者，围堰内处于浅水状况，要在后续施工期不断的抽水，堵漏处理，费时费工；严重者，需要处理或重新封底，将直接影响到后续结构施工工期或工程质量。这也是我们对围堰封底施工技术总结的一个原因，另一个原因是我们对常规施工方法有所突破，综合现场各方面施工条件，大胆提出大面积大体积水下混凝土封底不分仓、不采用满管布局法或集中布料分流法，而采用双导管移动首封推进法，这种方法简单易行，便于操作，不但减少了工序，节约了成本，而且能保证封底混凝土质量，达到了预期目的。

2 封底砼厚度的确定

根据围堰所处水文、地质情况，围堰平面布置形状及大小，基桩平面布置情况，桩周摩擦系数，浮力，其他荷载，封底混凝土自重、强度等因素确定其封底所需要的厚度H。

2.1 混凝土封底应满足抵抗浮力的影响

封底完成后将堰内水抽干，封底混凝土应满足无裂缝，无上浮现象的要求。由下式确定。

（G+F1+F2）/p=K其中安全系数K取值1．5；P为水浮力；G为封底混凝土总重G=25HS,H封底混凝土厚度，S封底混凝土净面积；F1为基桩钢护筒与封底混凝土接触面摩阻力；F2围堰钢管桩与封底混凝土接触面摩阻力。经计算封底混凝土厚度H＞4．3m以上可满足要求。考虑到基地淤泥层的影响和其余不利因素，确定封底厚度为H=4．5-5．0m．（围堰四角部位厚度按5．0m厚考虑，其他部位厚度为4．5m厚[2]。

2.2 封底砼强度验算（计算过程略）

计算结果为砼最大拉力是1．05mp．满足设计要求。

2.3 满足其他荷载要求

由于是无底套箱，承台混凝土分两次浇筑，其混凝土封底满足其上荷载要求。

3 施工步骤

3.1 封底前各项准备工作

（1）基底清淤。首先对围堰内河床采用大功率吸泥泵进行清淤工作，清淤后河床标高控制在-1．0m以下（围堰四周角部控制在-1．5m以下）。

（2）铺底（基底处理）。

①基底铺设土工布与土工格栅隔离层：基底清淤后河床依然处在淤泥层中，在软弱淤泥层上浇筑水下混凝土，封底混凝土存在夹泥风险，将影响封底质量，而且直接影响混凝土浇筑时的流动半径。因此对基底必须进行适当的处理。由潜水员在基底铺设土工布与土工格栅（纵横各铺设1层土工布、2层双向土工格栅），代替抛石挤淤方案，在基底设置一道隔离层。这种方案在后续施工证实是可行的。

②铺设预制板：为防止混凝土浇筑时将河床淤泥卷入封底混凝土内,减少其对基底及土工布、格栅的冲击力，并在导管可能的布料点下方安置一块砼预制板（尺寸：120cm×120cm×10cm），起到保护基底已铺设好的隔离层，防止首批料掀起土工布，造成隐患[3]。

（3）其他辅助工作。为保证封底混凝土的质量和封底效果，避免角落处淤泥漏吸，同时确保封底砼的施工质量，安排潜水员水下进行摸排，利用高压水枪对护筒、锁口钢管桩管壁周围进行冲洗。

（4）搭设施工平台。在护筒上搭设封底操作平台：采用贝雷桁架纵横搭设，其上铺设胶合板，形成施工工作平台。

在施工平台上设置网格状测量点（标识），进行编号，作为基底验收和封底混凝土测量监控点，收集数据，用于指导封底标高。

3.2 封底混凝土施工

（1）封底混凝土性能指标。封底一次浇筑4500m3多方，计划浇筑时间为40小时，因此要求砼必须满足水下封底基本要求。使用混凝土性能为：缓凝时间不小于32h，坍落度宜为200mm±20mm，扩展度不小于500mm。

（2）水下混凝土封底施工原理。根据水下混凝土大流动度，混凝土隔水性能，及砼流动过程中相融合性，我们对围堰水下混凝土封底提出了采用钢导管首封移动推进法进行施工。因为混凝土在一局部区域不断注入时，混凝土在堆高的过程中会向四周扩散并将水隔开，使水和砼分离，不会形成粥状，不影响深层砼强度，其二是当水下混凝土从两个方向流动在一起能很好地融合在一块，形成良好的结合面，没有夹层和缝隙（多次封底已证实），能很快自然融为一体，接合面不会影响混凝土强度，也就是不影响混凝土封底质量[4]。

（3）浇筑顺序及基本要求。

①浇筑顺序及导管移动点设想。封底混凝土封底总体施工顺序是从围堰的上游开始浇筑，并逐渐向围堰另一端（下游）不间断推进，直至混凝土到达围堰下游端适当位置合拢。根据以往施工经验和混凝土的假设流动半径，我们确定了一个导管移动点设想顺序，实际导管移动位置是根据封底混凝土堆积顶标高确定。

②基本要求。封底顶标高宁低勿高，顶面不得高于承台底标高，按比承台底标高低20cm控制。混凝土一次性连续施工，中途不得中断，从围堰一端向另一端推进。各部位结合面必须在混凝土初凝前完成，确保前后次序浇筑混凝土面结合良好。

（4）混凝土灌注。混凝土封底采用钢导管水下封底法，首批料施工同基桩浇筑法。现场采用两套灌注导管，同时相向、大致对称布置，实施灌注任务。

混凝土从这两套灌注设备用输送泵不断补充混凝土，同时测量人员进行多点测量，当导管附近混凝土堆积面接近标高时，向前方测算位置移动，再按首封方法进行操作，按前述顺序和测量数据确定下一个导管安放点，依次类推，直到在计划的位置合拢。

4 量控制要点

对各关键工序点，按照施工技术交底要求和质量内控制度，严格进行检验并做好施工记录。

4.1 混凝土封底前基底标高检查

清淤后经反复标高测量，潜水员认真摸排，基底大面平整，满足设计要求。

4.2 封底过程混凝土上升高度测量

由于基底进行了土工布、格栅隔离层的处理，混凝土扩展度达到最佳。这种将土工布、格栅用于封底混凝土基底地铺设的成功应用，为今后同类工程施工提供一种新思路。

4.3 封底实施效果

封底混凝土强度达到30mp，开始堰内抽水，经观察混凝土表面无夹层、无漏封、无渗水现象，相对高差在15cm之内，砼顶标高未侵入承台，达到了预期的效果。

5 结语

对于较大面积的围堰水下混凝土封底，双导管移动首封推进法现场操作方便、导管移动灵活、容易补方、适应性强、施工进度快，同时采用土工布、格栅将封底混凝土与河床隔离的措施，既能满足质量要求，同时又降低了施工成本。该施工方法比以往传统的满布导管法、多导管交替法施工更加方便、质量更加有保障，为今后同类工程施工提供了一种新思路。