淺談水中基礎的基坑開挖施工的注意事項

徐洪雙,劉春敏

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

1 水中基礎的基坑開挖

任何形式和材料的圍堰,均必須滿足下列要求。

(1)圍堰頂高宜高出施工期間最高水位(包括浪高)50～70cm,用于防御地下水的圍堰宜高出水位或地面20～40cm。

(2)圍堰外形應適應水流排泄,大小不應壓縮流水斷面過多,以免壅水過高危害圍堰安全,以及影響通航、導流等。圍堰內形應適應基礎施工的要求,并留有適當的工作面積。堰身斷面尺寸應保證有足夠的強度和穩定性,使基坑開挖后,圍堰不致發生破裂、滑動或傾覆。

(3)圍堰要求防水嚴密,應盡量采取措施防止或減少滲漏,以減輕排水工作。對圍堰外圍邊坡的沖刷和筑圍堰后引起河床的沖刷均應有防護措施。

(4)圍堰施工一般應安排在枯水期進行。

2 基礎圬工的水下灌筑

水下灌筑混凝土一般只有在排水困難時采用。基礎圬工的水下灌筑分為水下封底和水下直接灌筑基礎兩種。前者封底后仍要排水再砌筑基礎,封底只是起封閉滲水的作用,其混凝土只作為地基而不作為基礎本身,適用于板樁圍堰開挖的基坑。

(1)水下封底混凝土的厚度。封底之后,要從基坑內排干水,這時基底面上受到向上作用的水壓力Pw。封底混凝土在 Pw作用下,有如周邊支承的板,其最小厚度應能保證混凝土板有足夠的強度。同時,板樁同封底混凝土組成一個浮筒,該浮筒的自重應能保證不被浮起。在封底混凝土的隔離體上作用著的外力有底面處的浮力、自重以及封底混凝土與鋼板樁接觸面上的黏著力和摩擦力。

水下封底混凝土的質量不易控制,故封底厚度不能完全按公式計算決定,還應參照實際經驗。為滿足防滲漏的要求,封底混凝土的最小厚度一般為 2m左右。

(2)水下混凝土的灌注方法。現今橋梁基礎施工中廣泛采用的是垂直移動導管法。混凝土經導管輸送至坑底,并迅速將導管下端埋沒,隨后混凝土不斷地輸送到被埋沒的導管下端,從而迫使先前輸送到的但尚未凝結的混凝土向上和四周推移。隨著基底混凝土的上升,導管亦緩慢向上提升,直至達到要求的封底厚度時,停止灌入混凝土,并拔出導管。當封底面積較大時,宜用多根導管同時或逐根灌注,按先低處后高處、先周圍后中部次序并保持大致相同的高度進行,以保證混凝土充滿基底全部范圍。導管的根數及在平面上的布置,可根據封底面積、障礙物情況、導管作用半徑等因素確定。導管的有效作用半徑則因混凝土的坍落度大小和導管下口超壓力大小而異。

對于大體積的封底混凝土,可分層分段逐次灌注。對于強度要求不高的圍堰封底水下混凝土,也可以一次由一端逐漸灌注到另一端。

在正常情況下,所灌注的水下混凝土僅其表面與水接觸,其他部分的灌注狀態與空氣中灌注無異,從而保證了水下混凝土的質量。至于與水接觸的表層混凝土,可在排干水而外露時予以鑿除。

3 采用導管法灌注水下混凝土要注意的問題

(1)導管應試拼裝,球塞應試驗通過,施工時嚴格按試拼的位置安裝。導管試拼后,應封閉兩端,充水加壓,檢查導管有無漏水現象。導管各節的長度不宜過大,連接應可靠而又便于裝拆,以保證因拆卸而中斷灌注的時間最短。

(2)為使混凝土有良好的流動性,粗集料粒徑以 20～40mm為宜。坍落度應不小于 18cm,一般傾向于用大一些。水泥用量比空氣中同等級的混凝土增加 20%。

(3)必須保證灌注工作的連續性,在任何情況下不得中斷灌注。在灌注過程中,應經常測量混凝土表面的高程,正確掌握導管的提升量。導管下端務必埋入混凝土內,埋入深度一般不應小于0.5m。

(4)水下混凝土的流動半徑,要綜合考慮到對混凝土質量的要求、水頭的大小、灌注面積的大小、基底有無障礙物以及混凝土拌和機的生產能力等因素來決定。通常流動半徑在 3～4m范圍內是能夠保證封底混凝土的表面不會有較大的高差,并具有可靠的防水性,只要處理得當,可以保證封底混凝土的防水性能。

澆筑基礎時,應做好與臺身、墩身的接縫連接,一般要求如下。

(1)混凝土基礎與混凝土墩臺身的接縫,周邊應預埋直徑不小于 16mm的鋼筋或其他鐵件,埋入與露出的長度不應小于鋼筋直徑的 30倍,間距不大于鋼筋直徑的 20倍。

(2)混凝土或漿砌片石基礎與漿砌片石墩臺身的接縫,應預埋片石,片石厚度不應小于 15cm,片石的強度要求不低于基礎或墩臺身混凝土或砌體的強度。