海上懸索橋錨碇墩超厚沉箱基床升漿技術(shù)探討

劉柏麟 金忠富 中交一航局第三工程有限公司

1.工程概況

東錨碇大沉箱基礎(chǔ)采用拋石基床，選用中風(fēng)化巖塊石，粒徑為5～20cm。該錨碇沉箱基礎(chǔ)為超厚基床，其平均厚度大于10m。由于填石后沉箱及錨碇整體的總質(zhì)量約為170000t，為了減少甚至消除超厚基床沉降量，同時(shí)使沉箱底基床的摩擦力滿足設(shè)計(jì)文件的要求，完成沉箱安裝后需要對(duì)沉箱下部基床進(jìn)行升漿施工。本次基床拋石施工共計(jì)需約46000m3中風(fēng)化巖塊石。經(jīng)計(jì)算得知需升漿量約20000m3。

2.工程難點(diǎn)分析

（1）海況惡劣，冬季平均施工天數(shù)少。施工地點(diǎn)地處大連星海灣，外側(cè)無(wú)掩護(hù)，施工時(shí)間貫穿整個(gè)冬季，結(jié)合天氣預(yù)報(bào)及多年當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)，大連該地區(qū)海域受風(fēng)浪和海況影響嚴(yán)重，尤其實(shí)在深秋和冬季的10月至12月，現(xiàn)場(chǎng)可作業(yè)天數(shù)平均為15天。

（2）隔斷措施。單個(gè)錨碇基床升漿總量為20000m3，為保證升漿施工的質(zhì)量，必須在基床拋石過(guò)程中增加隔斷作為“化整為零”措施，將基床分隔為若干施工單元，分別進(jìn)行升漿。錨碇沉箱基槽水深為-25～-30m之間，隔斷基礎(chǔ)整平、隔斷預(yù)制塊安裝、土工布鋪設(shè)等效率均較低，給施工帶來(lái)一定困難。

圖1 拋石基床斷面圖

（3）超厚基床造成單次升漿方量巨大。超厚基床平均厚度超過(guò)10m，為我單位目前施工的最大的升漿基床，參建人員尚無(wú)經(jīng)驗(yàn)。因此在保證基床升漿質(zhì)量的前提下如何協(xié)調(diào)好物料供給，這無(wú)疑是一項(xiàng)極為艱難的工作。

（4）施工船供給施工物料。由于錨碇基礎(chǔ)為海上“孤島”，升漿材料均需要施工船只提供。物料供給需要從17海里以外的甘井子碼頭上船運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。由于距離遠(yuǎn)，同時(shí)各分項(xiàng)施工密集，因此物料供給保障措施是否得當(dāng)，保障體系運(yùn)轉(zhuǎn)是否暢通是本工程施工的難點(diǎn)之一。

3.工藝選擇

由于本工程地處大連星海灣南部外側(cè)海域，施工現(xiàn)場(chǎng)在沉箱上搭設(shè)升漿平臺(tái)防止受風(fēng)浪影響。升漿平臺(tái)外圍部分為鋼桁架結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)為腳手架結(jié)構(gòu)，頂部采用鋼筋混凝土蓋板配合木板進(jìn)行滿鋪，所有施工設(shè)備和施工操作皆在平臺(tái)上進(jìn)行。

施工所有物料為施工船只運(yùn)輸，砂漿為拌合船提供。本次施工所選定的拌合船效率分別為160m3/h和80m3/h。

4.施工過(guò)程

4.1 施工工藝流程見(jiàn)圖5。

4.2 前期準(zhǔn)備

（1）基床隔斷施工。由于基床升漿工程量巨大，一次升漿無(wú)法保證升漿質(zhì)量，故在基床拋石過(guò)程中，穿插了基床隔斷施工。其施工方案為在基床范圍內(nèi)拋石前安裝空心方塊，空心方塊將基床分隔成相對(duì)獨(dú)立的施工單元。

（2）鉆孔及各項(xiàng)升漿準(zhǔn)備工作。采用地質(zhì)鉆機(jī)，按照?qǐng)D紙孔位及沉箱預(yù)留注漿管，將升漿設(shè)備安裝就位，鉆機(jī)跟管鉆進(jìn)，使用Φ89mm鋼管，鉆進(jìn)深度為入巖50cm，在套管內(nèi)下升漿管、觀測(cè)管。

圖2 升漿平臺(tái)

圖3 拌合船7號(hào)

圖4 方駁106

圖5 施工工藝流程圖

圖6 基床隔斷平面布置及斷面形式

完成鉆孔后，升漿管下入升漿孔中，因基床較厚，升漿管無(wú)法一次下到預(yù)定深度，使用吊錘將升漿管靜壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，通過(guò)手拉葫蘆將其固定在三腳架上最后將升漿管與高壓泵連接。

4.3 升漿方法

拌合船駐位完畢后，將布料桿張開伸入攪拌機(jī)中開始澆筑砂漿。首罐2m3使用純水泥漿，起到潤(rùn)管的作用。潤(rùn)管完成后開始正常泵送，高速攪拌機(jī)進(jìn)行砂漿二次攪拌，儲(chǔ)量達(dá)到0.25m3時(shí)，將漿液放至儲(chǔ)漿罐中，儲(chǔ)漿罐攪拌速度不低于20r/min，當(dāng)儲(chǔ)量達(dá)到1m3時(shí)，進(jìn)行壓漿。

進(jìn)行空心方塊升漿時(shí)，將單列所有空心方塊升漿孔全部鉆好之后同時(shí)進(jìn)行升漿?；采凉{時(shí)，由于孔數(shù)較多，現(xiàn)場(chǎng)不具備平升條件，所以在施工中，首先將靠近北側(cè)的孔位全部鉆好開始升漿，在升漿過(guò)程中鉆孔陸續(xù)進(jìn)行，如北側(cè)有終孔情況出現(xiàn)，將升漿管陸續(xù)向南側(cè)轉(zhuǎn)移，如此施工可以保證將基床縫隙中的水和氣體充分排出，保證基床升漿的飽滿。

升漿過(guò)程中，按規(guī)范要求，每4～6個(gè)升漿孔應(yīng)布置1個(gè)觀測(cè)孔，在施工過(guò)程中用來(lái)檢查漿液面的上升情況。觀測(cè)孔使用PVC管制作，為花管，通常開口，造孔方法同升漿孔，造孔完畢后將PVC花管下入觀測(cè)孔中，施工過(guò)程中使用浮子測(cè)錘進(jìn)行觀測(cè)，并做好過(guò)程記錄并進(jìn)行潛水檢查，每次升漿前均需安排潛水員到水下基床外圍土工布是否有漏點(diǎn)并及時(shí)封堵漏點(diǎn)，從結(jié)果看水下鋪設(shè)土工布來(lái)防止?jié){液流失效果較好，無(wú)破漏處。

4.4 材料組織

由于拌合船施工的特殊性，為了保證升漿施工的連續(xù)性，在施工開始前，需制定詳細(xì)的海上材料補(bǔ)給方案，參建的施工技術(shù)人員需要從正反面換算升漿材料的消耗量，并以此為依據(jù)安排補(bǔ)給船舶。

圖7 送漿站工作示意圖

圖8 升漿施工示意圖

圖9 鉆芯取樣示意圖

5.總結(jié)提高

5.1 中停處理辦法

預(yù)填骨料升漿施工忌諱中途停止，因?yàn)橹型就９?huì)造成砂漿在流動(dòng)過(guò)程中凝固，使塊石空隙率降低，再次升漿時(shí)，該孔位可能會(huì)由于空隙率不夠而吸漿不足，進(jìn)而出現(xiàn)“孔口反漿”的終孔假象，而實(shí)際基床還并未飽滿。

由于工期緊迫、工程量較大且受天氣影響，東錨碇基床升漿多次中停，給施工質(zhì)量造成了隱患。面對(duì)這種情況，項(xiàng)目部討論總結(jié)出了一套有效的中停處理方法，保證了基床質(zhì)量。

具體的操作辦法是，每次中停之后，在原孔位下鉆重新造孔，鉆至基巖后重新下放升漿管再進(jìn)行升漿，在升漿過(guò)程中緊密關(guān)注漿液面上升情況，始終保證升漿管埋深在1m以上。通過(guò)此種方法，保證了施工不受中停影響，從鉆芯結(jié)果看，基床質(zhì)量令人滿意?；层@芯取樣如圖9所示。

5.2 基床隔斷工藝

由于總體升漿工程量過(guò)大，一次性全部施工無(wú)法保證質(zhì)量，因此在基床拋石施工過(guò)程中過(guò)程中已開始進(jìn)行升漿隔斷施工。隔斷施工的主要工藝時(shí)在基床中安放四排空心方塊將基床隔開，基床外圍包二層土工布并壓石渣。通過(guò)施工驗(yàn)證，此種隔斷方式效果非常好，在施工過(guò)程中未出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿情況，可以再日后的施工中加以推廣。

5.3 避免堵管的措施

由于拌合設(shè)備老化，加之天氣逐漸變冷，拌合系統(tǒng)有可能工作不正常，進(jìn)而影響砂漿質(zhì)量，造成砂漿性能不穩(wěn)定，主要是砂漿的流動(dòng)度問(wèn)題。砂漿的流動(dòng)性不好，就會(huì)造成管路堵塞，施工必須停止處理。處理時(shí)間少則半個(gè)小時(shí)，多則4個(gè)小時(shí)，給施工帶來(lái)較大困擾。

后續(xù)施工中，我們加大的外加劑添加的監(jiān)管力度，每次澆筑前，試驗(yàn)人員均檢查砂漿出機(jī)后的流動(dòng)度，確認(rèn)無(wú)誤后方才進(jìn)行泵送。平臺(tái)人員在將砂漿放入升漿泵之前，同樣要檢查砂漿流動(dòng)度，如果發(fā)現(xiàn)不妥，堅(jiān)決不放入升漿泵，馬上通知拌合船調(diào)整配合比，直到砂漿質(zhì)量達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)為止。

5.4 拌合材料質(zhì)量

主要是砂的質(zhì)量，本次施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，砂內(nèi)含有較多的雜質(zhì)，如石灰石、樹根、編織袋等垃圾。這些垃圾的存在嚴(yán)重影響拌合船工作效率，有時(shí)不得不停止施工，處理堵在下料口的這些垃圾。所以，升漿用砂必須經(jīng)過(guò)篩處理，否則嚴(yán)禁施工。

另外除了規(guī)范規(guī)定的常規(guī)檢測(cè)外，砂的含水率也是影響升漿效率的一個(gè)重要原因。過(guò)濕的砂容易黏在料斗邊緣不易滑下，造成砂計(jì)量不準(zhǔn)或造成料斗超重發(fā)生危險(xiǎn)。

6.結(jié)語(yǔ)

本工程錨碇沉箱基床升漿施工是目前我單位目前施工所遇到的基床深度、厚度、單次升漿數(shù)量之最，我單位充分發(fā)揮各項(xiàng)資源的優(yōu)勢(shì)并合理地制定施工方案以冬季正常施工并在惡劣的海況下保證了施工的安全、質(zhì)量及進(jìn)度。本文主要梳理了超厚基床施工過(guò)程中存在問(wèn)題及解決方法，能為日后接觸到的類似施工的單位或個(gè)人提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。如有不足之處，請(qǐng)批評(píng)指正。