蒙西至華中鐵路公安長江特大橋4#主塔墩圍堰封底施工

柳振興

【摘 要】新建蒙華鐵路為國家北煤南運戰略的重點工程，對促進國民經濟發展有著十分重要的意義。公安長江特大橋為蒙華鐵路的重要節點工程，也是國內首條跨越長江的煤運重載公鐵兩用橋梁。4#主塔墩圍堰封底施工，面臨著水深大、水流急、河床沖刷情況復雜等諸多的不利自然因素。如何做好圍堰封底施工，保證后期承臺與主塔的施工質量和進度，是本項目面臨的十分艱巨的難題。此論文將對公安長江特大橋4#主塔墩圍堰封底施工過程和采取的措施進行詳細的介紹。

【關鍵詞】4#主塔墩 圍堰 封底

1 圍堰基本情況

4#墩承臺為兩頭圓端型形式，平面尺寸為33.6m×58.4m，底面標高+15.45m，承臺厚度為6.0m。4#墩圍堰外形尺寸為40m×68.2m的圓端形結構，其中底節高度為16m，中節高度為5m，頂節高度為2.7m，底節與中節圍堰壁為雙壁式，厚度為2.0m；頂節圍堰壁為單壁式。圍堰內設縱橫向底隔艙各兩條。縱向底隔艙寬度為2.8m，長度58.9m，高6m，與橫向底隔艙交叉位置設置隔艙板，每條橫向底隔艙被分割成3個隔艙，整個圍堰底隔艙共分為8個隔艙。底隔艙將圍堰分割成9個隔艙。圍堰底隔艙內及封底混凝土均采用C25水下自密實混凝土，封底厚度為4.5m。

2 施工方法及技術措施

2.1 施工準備

在封底混凝土灌注前，為方便施工和保證操作安全，先搭設施工操作平臺（利用型鋼或鋼管在原鉆孔平臺上搭設）。導管節段之間，料斗與導管之間均通過法蘭連接，橡膠密封圈止水。灌注水下混凝土前，每套導管均應在現場技術人員在場的情況下，逐套進行水密性和壓力性試驗，試驗壓力取水壓的1.5倍，合格后方能使用。組拼時須編號對接，確定導管長度和安裝拼接順序。圍堰封底混凝土采用地泵泵送至圍堰頂，在預留護筒上布置2套（作業半徑為24m）布料機進行布料，利用導管進行水下混凝土灌注。封底前還必須完成地泵、導管和布料機的布置工作。

2.2 底隔艙混凝土灌注

底隔艙混凝土采用垂直導管法進行水下混凝土分層灌注。混凝土分層高度按0.5m控制，由一端平行推進至另一端，單根導管的澆筑間隔時間控制在1個小時以內。底隔艙混凝土灌注施工布置圖1所示。

圖1 底隔艙混凝土灌注施工布置圖

首先進行縱向底隔艙混凝土灌注，單道縱向底隔艙內需要布置10套導管，單套導管長度22米（根據現場測量高度進行抄墊調整）。首先對2#、3#、5#、6#、8#、9#、12#、13#、15#、16#、18#、19#進行水封拔球，并對這幾個導管持續灌注混凝土，利用混凝土自身流動性直至將相鄰導管底口埋住，然后利用水泵將相鄰導管內的水抽干后在該導管內灌注混凝土，利用布料機直接將混凝土泵送至導管內，直至本艙混凝土頂標高達到+15.3m～+15.45m后將該導管拔除，灌注完成。縱向底隔艙灌注完成后橫向底隔艙內灌注混凝土。首先對21#、23#、25#、26#、28#、30#進行水封拔球，其余導管采用與縱向底隔艙相同方法灌注混凝土，直至本艙混凝土頂標高達到+15.3m～+15.45m后將該導管拔除，灌注完成。

2.3 圍堰封底施工

圍堰封底在底隔艙混凝土強度達到設計要求后開始。圍堰底隔艙混凝土灌注完成后重新布置導管，進行圍堰封底施工。圍堰封底先灌注1#、3#、7#、9#4個角艙，再封2#、4#、6#、8#4個邊艙，最后完成5#艙封底施工。

2.4 封底前準備工作

安排潛水工下水利用高壓射水進行清基找平，使隔艙內、刃腳及隔墻下的河床面基本處于平面，找平后河床面高差應控制在0.3m以內。鍋底尺寸滿足要求后，對封底范圍內的刃腳及圍堰內壁上的附著物（包括淤泥、銹跡等）進行清凈。同時應著重清理圍堰刃腳斜面及井壁等部位，使之能與封底混凝土粘結良好。高壓射水管控制清理位置，調整角度以便于貼近圍堰內壁進行清理。完成清基工作后，派專業潛水工下水，對底隔艙和圍堰壁艙刃腳埋置深度、清理情況進行觸摸和攝像。同時為防止封底時相鄰艙發生混凝土穿透情況，在封底前安排潛水工將底隔艙刃腳處進行依次堆碼砂袋進行封堵。技術員對基坑標高進行測量復核。按設計要求及施工規范驗收清基質量，包括井壁泥砂清除情況、浮土沉淀厚度、刃腳底面及圍堰頂口標高、圍堰偏位情況等。

2.5 導管設置

圍堰封底導管按照4米作業半徑布置，需準備20套，單套導管長度為22m，倒用4次。圍堰分艙編號、導管布置數量、編號位置見圖2。第一批次封底的1號、3號、7號、9號4個角艙布置導管數量均為3套，其中2#、5#、8#、11#為拔球導管；第二批次封底的2號、8號2個邊艙布置導管數量均為7套，其中14#、16#、20#、21#、23#、25#為拔球導管；第三批次封底的4號、6號2個邊艙布置導管數量均為10套，其中27#、31#、32#、34#、39#、41#、42#、44#為拔球導管；第四批次封底的5號艙布置導管數量為16套，其中52#、53#、54#、56#、57#、58#為拔球導管；水封施工時，混凝土澆筑從拔球導管向另外一側依次澆筑，非拔球導管待混凝土埋住導管底口后直接用抽水泵抽干管內余水，然后直接進行混凝土灌注。

圖2 圍堰封底導管布置示意圖

3 首批混凝土施工

底隔艙混凝土灌注及圍堰封底首批混凝土灌注均采用拔球法。封底前，必須實測每根導管底口與泥面的距離，控制在30cm左右。混凝土分別通過2臺混凝土地泵和布料機泵送至儲料斗中，拔球時打開儲料斗閥門，待拔球料斗儲滿時，迅速拔出填堵蓋板，拔球料斗和儲料斗內混凝土通過導管進行首批水下封底混凝土灌注。導管直徑360mm，水深取19m，導管懸空高度取0.35m，首批混凝土灌注后導管埋深取0.5m，根據資料顯示，水下混凝土擴散半徑取4m，水的容重取1t/m3，混凝土容重取2.4t/m3，則可以計算：

導管內外平衡時導管內需要灌注混凝土高度h1=19×1/2.4=7.9m

導管內混凝土方量V1=0.362×3.14×7.9/4=0.8m3

導管外混凝土為圓錐形，高度為1m，底面半徑為4m，則混凝土體積為

V2=82×3.14×0.85/（3×4）=14.2m3

首批混凝土最小方量為V=V1+V2=0.8+14.2=15m3

為保證導管埋深，確保拔球水封一次成功，首批混凝土采用2個15m3大料斗配合2個3方小料斗（裝2.5m3混凝土）共同拔球，首批混凝土總方量為17.5m3，大于計算首批混凝土數量，滿足要求。

4 混凝土水封施工要求

首批混凝土灌注完成后，拆除儲料斗和拔球料斗，利用布料機通過小料斗進行水下混凝土灌注。正常灌注過程中，每根導管的混凝土灌注間歇時間控制在30min，最長不宜超過60min，值班技術員做好導管的灌注記錄。導管灌注的順序需經測量混凝土面標高，由值班技術員匯總對比后確定。根據導管編號的先后順序依次進行各導管的首批混凝土灌注，且在30min內完成首批混凝土灌注。各導管首批混凝土灌注埋置深度為應控制在1m以上，在灌注過程中應注意控制每一灌注點標高，并記錄灌注、測量情況。在灌注過程中，應注意混凝土的堆高和擴展情況，正確地調整坍落度和導管埋深，及時提升導管并嚴格使導管不進水。

封底混凝土頂面標高，嚴格按照設計來控制，現場控制混凝土頂面應在+15.3～+15.45m之間，如果高出+15.45m時應采取插拔導管的方法或利用重物壓平的方法進行處理。在混凝土面灌注到距離預計高度約1m時控制灌注速度，加強觀測，嚴格控制封底混凝土最終標高。混凝土灌注臨近結束時，全面測出混凝土面標高，重點檢測導管作用半徑相交處、周邊倒角等部位，根據結果對標高偏低的測點附近導管增加灌注量，力求混凝土頂面平整。