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沉入式混凝土套箱圍堰是一種橋梁基礎深基坑支護和封水的施工方法。沉入式混凝土套箱圍堰具有施工工藝簡單、設備投入少、安全系數高、施工成本低等特點,在橋梁工程施工中的對河流通航能力的影響較小。一般情況下,沉入式混凝土套箱圍堰施工技術主要是在河道寬度有限、水流較急的深水基坑中進行應用。本文筆者將結合具體的高速公路橋梁施工實例,簡要探討沉入式混凝土套箱圍堰在橋梁承臺施工中的應用。
1工程概況
本工程為某一高速公路橋梁施工建設項目。該橋梁一共包括五跨。橋梁的總長度一共為320m,跨度為30m+30m+74m+110m+75m。橋梁的寬度為19m,按照雙向四車道進行設計。主橋的上部結構為三向預應力鋼筋混凝土連續箱梁,下部結構為扁圓形柱式墩。基礎采用鉆孔灌注樁基礎。基礎的承臺尺寸為17.5m×10.5m。在橋墩的施工中,有兩個橋墩位于河道內。經過綜合分析考慮,決定采用沉入式混凝土套箱圍堰方案進行橋梁承臺的施工。這種施工方法主要是在開挖之前,在平臺上沿著承臺的四周預制混凝土套箱,然后在套箱內進行挖土作業,通過套箱自重的作用實現套箱的下沉,最后澆筑混凝土對套箱進行封底。以下將對沉入式混凝土套箱圍堰的具體施工過程進行闡述。
2沉箱的制作
表1所示為沉箱結構的具體設計參數。⑴場地處理。在沉箱制作之前,需要對平臺現場的頂面進行清理。將其上的松軟土、泥漿等全部清除干凈。接著采用砂礫石進行換填,并按要求進行換填以確保平整,同時應將堆放的材料和工具全部移走。⑵刃腳。由于在本工程中平臺頂面比正常水位高出2m,同時河床的土層為卵石層,因此決定采用挖土內模的方式進行刃腳的制作。在進行刃腳的施工時,應先按照設計圖紙的要求進行挖槽的放線。接著對刃腳踏面和背面土進行適當地修整和夯實,然后在其表面涂抹一層砂漿,厚度控制在2~3cm之間,在砂漿表面則需要涂抹一層隔離劑,最后即可進行刃腳角鋼、鋼筋以及外模的安裝。在進行混凝土澆筑施工時,需要特別注意的是振搗棒不得對土模造成碰撞。⑶箱體。本工程的箱體模板采用組合鋼模。所采用的模板和支撐應滿足剛度和強度的要求。在內模安裝完成之后進行鋼筋的綁扎,然后即可采用輸送泵進行混凝土的澆筑,混凝土采用分層對稱澆筑的施工方式。
3沉箱的下沉施工
在本工程中進行沉箱的下沉施工采用人工開挖、機械配合、排水下沉的施工方式。由于本工程的沉箱位于無壓水流中,因此需要進行抽水處理。具體施工中,應根據水泵的性能和涌水量進行抽水設備的確定。
3.1下沉施工本工程進行回填所采用的材料為粒徑較大、透水性強的卵石。在排水時,卵石填料不會發生流沙的問題,因此本工程進行箱體下沉采用排水挖土下沉的施工工藝。采用人工的方式進行挖土,采用龍門吊將挖出的土體運出。土體的開挖采用分層的方式,一般每層的厚度應控制在40cm。在進行刃腳下土體的開挖時,應采用分段對稱開挖的方式,這樣可以有效確保沉箱平穩的下沉。當第一節沉箱下沉至高出平臺頂面100cm的位置時,需要對刃腳下進行卵石的回填,待沉箱下沉穩定之后即可開始進行上節沉箱的澆筑,一般情況下需要1d的時間進行穩定。上節沉箱混凝土的澆筑采用分層對稱的方式,這樣可以有效避免沉箱出現不均勻沉降的問題。通常情況下,每天開挖的高度應控制在0.2~0.25m之間。如果沉箱刃腳下的土體全部挖出之后,沉箱仍不下沉,此時應對具體的原因進行分析,然后采取有效的措施進行處理。一般可以采用外側開挖和增加壓重的方式。施工中需要特別注意的是確保沉箱均勻對稱的下沉。當開挖至砂巖層時,如果發現巖面不能滿足平整度的要求時,則應采用風鎬進行鑿平處理。沉箱的開挖應嚴格確保對稱進行。在施工中應密切關注沉箱的下沉情況,如果發現偏移問題應及時采取措施進行處理。在本工程中進行糾偏處理,一般可以采用挖土糾偏法。下沉多的一側設置墊木,下沉少的一側進行開挖,反復進行幾次,直至解決偏斜問題為止。
3.2注意事項⑴在進行箱內土體的開挖時,采用逐步分層的方式,應按照從中間向刃腳的順序進行推進,需要注意的是挖土應確保對稱均勻[3]。為了避免出現傾斜移位的問題,不得偏斜取土。⑵在土層開挖過程中,應密切關注土體的變化情況。根據土體的情況以確定合適的除土方法和除土量。下沉時還需要注意下沉的聲響,避免出現翻砂和涌水的問題。⑶在下沉過程中,應根據要求做好監測工作。重點應測量的內容包括井底高程、下沉量以及移位等。根據監測結果及時對沉箱進行糾偏。下沉施工中還需要密切關注沉箱表面的沉箱和開裂情況,如果出現問題,則應及時采取措施進行處理。⑷對于開挖出來的土體應及時將其運輸出去。在正常的情況下,應確保四周均勻地棄土。⑸在進行土體的起吊時避免掉落石子,同時也不得對水泵進行碰撞。
4清底和封底
4.1清底當沉箱下沉至設計標高之后,即可開始對箱底的巖面進行清理,將其上風化嚴重的巖層和淤泥等全部清除干凈。
4.2排水當沉箱下沉至設計標高之后,沉箱刃腳將嵌入到砂巖層內,此時需要對刃腳踏面下進行清理,確保平整。當沉箱下沉穩定之后,沉箱內的涌水量將大大減少。根據沉箱與承臺的平面布置方式,選取一塊空間較大的角落設置集水坑,接著在刃腳背面下側進行排水槽的開挖。在沉井內側需要采用編織袋進行堆積以起到隔水的作用,編織袋內需要裝入水泥和砂的混合料。最后即可對集水坑進行抽水處理。圖1所示為沉箱的構造圖。
4.3封底混凝土施工沉箱內需要采用商品混凝土進行封底。所采用的混凝土等級為C25。封底混凝土的厚度控制在80cm。在進行封底時,由于箱內僅剩余少量的滲透清水,因此進行混凝土的澆筑時應采用從未設集水井的一側向集水井一側推進的方式進行施工。這樣可以將箱內剩余的水趕到集水井中,之后即可將集水井中的積水抽出,最后完成全部混凝土的澆筑施工。
5結語
從以往的工程實踐效果表明,沉入式混凝土套箱圍堰具有施工工藝簡單、設備投入少、安全系數高、施工成本低等優勢,因此可有效地應用于橋梁基礎深基坑支護和封水。文章通過結合某一高速公路橋梁施工建設項目,橋梁基礎采用鉆孔灌注樁基礎,鑒于兩個橋墩位于河道內,決定采用沉入式混凝土套箱圍堰方案進行橋梁承臺的施工,系統地提出采用沉入式混凝土套箱圍堰的具體施工方案。從工程實施效果表明,沉入式混凝土套箱圍堰施工可以有效地應用于河道寬度有限、水流較急的深水基坑中。
作者:張兵權 徐小燕 單位:江西贛東路橋建設集團有限公司