深水無底鎖扣鋼管樁圍堰水下混凝土封底施工技術控制
——雙導管移動首封推進水下混凝土封底法

薛占文

中交第四公路工程局有限公司 北京 100022

1 工程基本情況

1.1 主墩及圍堰設計概況

鄱陽湖二橋主橋設計為鋼—砼組合梁雙塔五跨空間雙索面斜拉橋，設計跨徑為 68．6+116．4+420+116．4+68．6=790m。主墩采用群樁基礎，24根直徑為250cm鉆孔灌注樁，承臺平面尺寸為18．0m×35．0m，厚 5．0m。

主墩圍堰采用鎖扣鋼管樁圍堰形式，其設計參數如下：設計水位：+18．000；圍堰頂設計標高：+19．000、底標高：-11．000；水流速度：v=2m/s；河床標高：+0．000;承臺底標高：+3．000；封底混凝土底標高（-1．500 至 -2．0）、頂標高 +3．000,厚度為4．5-5．0m；圍堰尺寸為 38．88m×30．13m。

1.2 主墩施工程序及圍堰封底施工方法的特點

主墩采用鎖扣鋼管樁圍堰作為擋水設施，確保水中結構在無水環境下順利實施。

在基樁施工的同時，進行鎖扣鋼管樁圍堰施打、基地清淤、水下混凝土封底、堰內抽水、破樁頭、基底清淤、承臺等結構施工[1]。

其圍堰內水下混凝土封底是圍堰施工成敗的關鍵，若封底失敗將對后續施工造成不利影響。輕者，圍堰內處于淺水狀況，要在后續施工期不斷的抽水，堵漏處理，費時費工；嚴重者，需要處理或重新封底，將直接影響到后續結構施工工期或工程質量。這也是我們對圍堰封底施工技術總結的一個原因，另一個原因是我們對常規施工方法有所突破，綜合現場各方面施工條件，大膽提出大面積大體積水下混凝土封底不分倉、不采用滿管布局法或集中布料分流法，而采用雙導管移動首封推進法，這種方法簡單易行，便于操作，不但減少了工序，節約了成本，而且能保證封底混凝土質量，達到了預期目的。

2 封底砼厚度的確定

根據圍堰所處水文、地質情況，圍堰平面布置形狀及大小，基樁平面布置情況，樁周摩擦系數，浮力，其他荷載，封底混凝土自重、強度等因素確定其封底所需要的厚度H。

2.1 混凝土封底應滿足抵抗浮力的影響

封底完成后將堰內水抽干，封底混凝土應滿足無裂縫，無上浮現象的要求。由下式確定。

（G+F1+F2）/p=K其中安全系數K取值1．5；P為水浮力；G為封底混凝土總重G=25HS,H封底混凝土厚度，S封底混凝土凈面積；F1為基樁鋼護筒與封底混凝土接觸面摩阻力；F2圍堰鋼管樁與封底混凝土接觸面摩阻力。經計算封底混凝土厚度H＞4．3m以上可滿足要求。考慮到基地淤泥層的影響和其余不利因素，確定封底厚度為H=4．5-5．0m．（圍堰四角部位厚度按5．0m厚考慮，其他部位厚度為4．5m厚[2]。

2.2 封底砼強度驗算（計算過程略）

計算結果為砼最大拉力是1．05mp．滿足設計要求。

2.3 滿足其他荷載要求

由于是無底套箱，承臺混凝土分兩次澆筑，其混凝土封底滿足其上荷載要求。

3 施工步驟

3.1 封底前各項準備工作

（1）基底清淤。首先對圍堰內河床采用大功率吸泥泵進行清淤工作，清淤后河床標高控制在-1．0m以下（圍堰四周角部控制在-1．5m以下）。

（2）鋪底（基底處理）。

①基底鋪設土工布與土工格柵隔離層：基底清淤后河床依然處在淤泥層中，在軟弱淤泥層上澆筑水下混凝土，封底混凝土存在夾泥風險，將影響封底質量，而且直接影響混凝土澆筑時的流動半徑。因此對基底必須進行適當的處理。由潛水員在基底鋪設土工布與土工格柵（縱橫各鋪設1層土工布、2層雙向土工格柵），代替拋石擠淤方案，在基底設置一道隔離層。這種方案在后續施工證實是可行的。

②鋪設預制板：為防止混凝土澆筑時將河床淤泥卷入封底混凝土內,減少其對基底及土工布、格柵的沖擊力，并在導管可能的布料點下方安置一塊砼預制板（尺寸：120cm×120cm×10cm），起到保護基底已鋪設好的隔離層，防止首批料掀起土工布，造成隱患[3]。

（3）其他輔助工作。為保證封底混凝土的質量和封底效果，避免角落處淤泥漏吸，同時確保封底砼的施工質量，安排潛水員水下進行摸排，利用高壓水槍對護筒、鎖口鋼管樁管壁周圍進行沖洗。

（4）搭設施工平臺。在護筒上搭設封底操作平臺：采用貝雷桁架縱橫搭設，其上鋪設膠合板，形成施工工作平臺。

在施工平臺上設置網格狀測量點（標識），進行編號，作為基底驗收和封底混凝土測量監控點，收集數據，用于指導封底標高。

3.2 封底混凝土施工

（1）封底混凝土性能指標。封底一次澆筑4500m3多方，計劃澆筑時間為40小時，因此要求砼必須滿足水下封底基本要求。使用混凝土性能為：緩凝時間不小于32h，坍落度宜為200mm±20mm，擴展度不小于500mm。

（2）水下混凝土封底施工原理。根據水下混凝土大流動度，混凝土隔水性能，及砼流動過程中相融合性，我們對圍堰水下混凝土封底提出了采用鋼導管首封移動推進法進行施工。因為混凝土在一局部區域不斷注入時，混凝土在堆高的過程中會向四周擴散并將水隔開，使水和砼分離，不會形成粥狀，不影響深層砼強度，其二是當水下混凝土從兩個方向流動在一起能很好地融合在一塊，形成良好的結合面，沒有夾層和縫隙（多次封底已證實），能很快自然融為一體，接合面不會影響混凝土強度，也就是不影響混凝土封底質量[4]。

（3）澆筑順序及基本要求。

①澆筑順序及導管移動點設想。封底混凝土封底總體施工順序是從圍堰的上游開始澆筑，并逐漸向圍堰另一端（下游）不間斷推進，直至混凝土到達圍堰下游端適當位置合攏。根據以往施工經驗和混凝土的假設流動半徑，我們確定了一個導管移動點設想順序，實際導管移動位置是根據封底混凝土堆積頂標高確定。

②基本要求。封底頂標高寧低勿高，頂面不得高于承臺底標高，按比承臺底標高低20cm控制。混凝土一次性連續施工，中途不得中斷，從圍堰一端向另一端推進。各部位結合面必須在混凝土初凝前完成，確保前后次序澆筑混凝土面結合良好。

（4）混凝土灌注。混凝土封底采用鋼導管水下封底法，首批料施工同基樁澆筑法。現場采用兩套灌注導管，同時相向、大致對稱布置，實施灌注任務。

混凝土從這兩套灌注設備用輸送泵不斷補充混凝土，同時測量人員進行多點測量，當導管附近混凝土堆積面接近標高時，向前方測算位置移動，再按首封方法進行操作，按前述順序和測量數據確定下一個導管安放點，依次類推，直到在計劃的位置合攏。

4 量控制要點

對各關鍵工序點，按照施工技術交底要求和質量內控制度，嚴格進行檢驗并做好施工記錄。

4.1 混凝土封底前基底標高檢查

清淤后經反復標高測量，潛水員認真摸排，基底大面平整，滿足設計要求。

4.2 封底過程混凝土上升高度測量

由于基底進行了土工布、格柵隔離層的處理，混凝土擴展度達到最佳。這種將土工布、格柵用于封底混凝土基底地鋪設的成功應用，為今后同類工程施工提供一種新思路。

4.3 封底實施效果

封底混凝土強度達到30mp，開始堰內抽水，經觀察混凝土表面無夾層、無漏封、無滲水現象，相對高差在15cm之內，砼頂標高未侵入承臺，達到了預期的效果。

5 結語

對于較大面積的圍堰水下混凝土封底，雙導管移動首封推進法現場操作方便、導管移動靈活、容易補方、適應性強、施工進度快，同時采用土工布、格柵將封底混凝土與河床隔離的措施，既能滿足質量要求，同時又降低了施工成本。該施工方法比以往傳統的滿布導管法、多導管交替法施工更加方便、質量更加有保障，為今后同類工程施工提供了一種新思路。