過水箱涵新舊連接段施工關鍵技術研究

馮光華，嚴 晗

（中交四航局第一工程有限公司，廣東廣州 510310）

引言

過水箱涵因靜力工作條件較好、對地基不均勻沉陷的適應性較強等優點，常作為水運及公路工程中常用的結構形式。國內外的同行對于過水箱涵的施工做出了大量的工程實踐，白金浩等[1]以南水北調中線一期工程天津干線穿越京深高速為例，分析了過水箱涵穿越高速公路方案的制定。朱垚鋒等[2]以珠機城際鐵路盾構隧道下穿四孔箱涵為工程背景，研究淤泥地層盾構隧道下穿箱涵引起的沉降。歐陽牧虎等[3]對箱涵橋分體底板與砂礫墊層剪切式旋轉移位工程展開了理論研究和實踐驗證相結合的方式，得到剪切式旋轉移位技術。郭瑞等[4]結合廣東梅河高速公路工程實例對比分析不同頂進長度和減阻措施工況條件下箱涵結構及覆土的應力應變變化規律。黃濤[5]在總結國內外高速公路涵洞加寬工程研究成果的基礎上，結合惠深高速公路涵洞加寬工程實例，分析了不同拼接方法下新舊涵拼接處受力與變形特性情況。

1 工程概述

項目位于坦桑尼亞達港達累斯薩拉姆港，處于東印度洋西海岸，為改擴建項目，是該國近60 年來第一個水工項目。共建設7 個泊位及一個滾裝泊位堆場，其中3 個泊位為高樁梁板式結構、4 個泊位為高樁承臺式結構。新建堆場面積為74 606 m2，堆場一部分為陸地，另一部分通過采用吹填的方式造陸，堆場的施工內容主要包括：陸域吹填，方量316 700 m3；地基處理，強夯50 600 m2、插排水板面積21 082 m2，振沖或換填振沖面積6 759 m2；綜合管線施工；過水箱涵施工；堆場面層施工，珊瑚土作為底基層回填料共35 000 m2，C35 混凝土鋪面74 606 m2。過水箱涵在滾裝泊位后方堆場的分布見圖1 和圖2 所示。

圖1 箱涵剖面圖

圖2 過水箱涵與堆場的平面布置圖

2 現澆箱涵進水口施工關鍵技術

2.1 箱涵設計概況

項目新建滾裝泊位通過疏浚料吹填形成陸域堆場，其中堆場設置一座用于連接舊排水箱涵至海上的排水箱涵，該箱涵為鋼筋混凝土結構，

長386.462 m，設計為5 m×3 m 單孔箱涵，箱涵內高3 m，寬為5 m，側墻厚度為400 mm，底板及頂板厚度為500 mm，設計混凝土等級為C45。箱涵縱向分為4 個施工段，分別為進水口段、標準段、轉角段、出水口段，共38 個結構段。

2.2 箱涵進水口施工概況

進水口段位于箱涵上游，長度為14.213 m，新建箱涵底部設置一層400 mm 的塊石墊層，新建箱涵底標高為-1.3 m，頂標高為+2.9 m。舊箱涵底標高為-0.9 m，頂標高為+3.9 m。

圖3 箱涵進水口三維示意圖

由于舊箱涵上游與大體積胡泊相連、仍在正常排水，對于新舊箱涵連接段無法形成干作業施工條件。箱涵進水口段底標高為-1.3m，常年處于水下，且新舊箱涵連接處位于路邊、車流量過大、存在舊混凝土底板、鋼板樁無法密排施打，如何形成箱涵干施工是本工程的難點與重點。需要在各個工序指定對應措施與防范，以確保箱涵施工過程的安全以及干施工作業環境。

圖4 箱涵進水口上游

2.3 箱涵進水口技術變更

由于上游大體積湖泊通過舊箱涵不斷排出至入海口，一旦新舊箱涵進行鋼板樁圍蔽施工，舊箱涵排出的污水將直接排入新建箱涵。

圖5 新舊箱涵連接處積水

圖6 臨時排水示意圖

為在進水口段箱涵施工形成干施工，項目首先采取開挖臨時排水明渠，并對港區道路兩側進行封堵，利用炮機將港區道路圍墻破除并拆除項目施工圍蔽，通過勾機及自卸車配合，轉移破除出的棄土及石塊。

圖7 港區道路圍墻破除

找到舊箱涵進水口后，通過垂直施打鋼板及回填珊瑚石對舊箱涵進水口進行封堵。并利用大功率泥漿泵將舊箱涵上游積水抽排至臨時排水明渠。為保證施工安全，項目同時在箱涵后方鋪設臨時道路，并設置棋手引導車流經堆場繞過施工區域，行駛至港區道路，恢復正常通行。

圖8 排水明渠開挖

圖9 車輛導流示意圖

圖10 臨時道路鋪設

完成上游積水導流及車輛引導繞行后，由于箱涵進水口段兩側位置不滿足施工條件且出水口有積水坑，需對已完成的箱涵及積水坑回填，以供吊車及泵車等施工機械行走、施工。施工平臺主要由回填砂及塊石鋪設形成。利用已完成的箱涵頂部作為施工平臺，在其上回填砂至+4.5 m，并向兩側進行推填，直至形成鋼板樁施工工作面。然后采用鋼板樁形成矩形圍堰，其尺寸為：8×18 m，根據現場施工條件及鋼板樁性能方面進行考慮，選用Ⅳ拉森鋼板樁，規格為400×170×15.5 mm，長度為12 m。完成鋼板樁施打及支護后在鋼板樁上布置位移沉降觀測點并記錄，并且每隔兩天持續觀測記錄，監測鋼板樁位移及沉降情況。

完成上游積水封堵導流，鋼板樁圍堰后。鋼板樁縫隙之間滲水量較小，通過人工和長臂挖機配合下將圍堰的淤泥清出后，兩邊預留排水溝引流至集水井中，支模并澆筑200 mm 的C25 墊層混凝土找平，最終形成箱涵結構干施工工作面。

圖11 鋼板樁施打

箱涵進水口段原設計長度14.213 m，其中9.98 m 為標準段，4.233 m 為與港區原箱涵連接段。

圖12 箱涵進水口平面圖

根據現場施工的實際情況，項目做出如下調整。基于現有鋼結構閘口、現有混凝土箱涵的結構安全性，保留現有混凝土底板、現有箱涵八字墻，不拆除上述結構。

基于原設計第一根立柱距離現有鋼結構閘口過近，影響洪水期舊箱涵出水口的閘口門的開啟，對上游湖水的排泄不利，因此取消新箱涵第一根立柱。

圖13 箱涵剖面圖示意圖

基于新、舊箱涵連接剛度及整體結構穩定性的考慮，原設計40 cm 厚的側墻內增加80 cm 厚的鋼筋混凝土側墻，鋼筋間距、直徑、等級及混凝土強度和原設計側墻一致，增加的側墻頂標高為+2.90 m，與新箱涵頂標高一致。增加的側墻與原設計側墻上游起始段3 m 的底標高為現有混凝土底板標高。

圖14 箱涵新增側墻平面圖

箱涵主體混凝土須分層澆筑，分兩次澆筑，第一次澆筑底板及底板以上40 cm 側墻，第二次澆筑剩余側墻、立柱與頂板；兩個結構段間設置沉降縫，端頭全斷面均設置止水紫銅鋼板，止水紫銅鋼板連接通過銅焊條焊接，通過焊接相鄰鋼筋固定其位置，鋼板兩側為聚乙烯泡沫及聚硫密封膠。

圖15 側墻鋼筋綁扎

3 結語

本文總結了項目排水箱涵進水口的施工遇到的問題及處理措施，排水箱涵進水口主要在于通過對上游進水口封堵、車輛改道、利用預埋管道引流等關鍵工藝形成了新舊箱涵交接處的干作業環境。既保證了舊箱涵的正常排水又解決了舊箱涵排水導致無法進行澆筑的難題，以供后續類似的項目參考和借鑒。