大型双壁钢围堰封底混凝土施工技术

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【摘 要】通过东水门长江大桥P1主塔基础施工，介绍大面积、大高差的封底混凝土灌注施工技术。

【关键词】大面积；大高差；封底混凝土

1.工程概况

大桥P1主塔基础为深水低桩承台基础，采用双壁钢围堰法施工，其顶标高为+185.50m，底标高+158.0m，高27.5m。钢围堰平面尺寸为内径φ31m，外径φ34m，壁厚1.5m，首节段钢围堰刃角高度为1.5m。封底混凝土采用添加絮凝剂的C20水下混凝土，因封底面积较大，达754.4m2，高度达4m，混凝土灌注量大，属于大面积摊铺、大高差输送混凝土施工。综合钢围堰内外水位差等现场条件考虑，分两层进行灌注，第一层灌注1.5m，第二次灌注2.5m。

2.施工总体思路

根据钢围堰拼装采用砂石筑岛的方法进行施工，再进行抽砂下沉，下沉到位后，由于基底高差在±50cm范围，外侧沙受水压作用涌进围堰内，因此浇筑内外混凝土环带，以阻隔大部分江水和河砂的作用，长江水位不高的情况下通过射流泵配以潜水员进行基底清理，待基底清理完毕后进行封底混凝土施工。

封底混凝土施工采用添加了絮凝剂的水下不离散混凝土进行施工，采用分层施工的方法进行，先浇筑第一层1.5m厚封底混凝土，再在混凝土表面进行钢护筒的支立、连接和安装，最后浇筑第二层2.5m厚封底混凝土。

3.封底混凝土灌注准备工作

封底工作是基础工程施工中一个重要的环节，所动用的机械、材料、人员都是大量的，持续的时间较长。因此，封底之前要做好各方面的准备工作。

（1）收集整理好有关的技术资料，以作为封底工作能否进行的依据。

（2）参加封底工作的机械设备均应经过检查处于良好状态常用的备品应有充分的准备。

（3）作好水下封混凝土所需用的各种记录表格。

（4）水封的支架、设备都应提前安装就绪，并经检查处于良好状态。

（5）测量工作人员，应作好充分准备，并了解各有关方面的情况。

（6）了解前后三天的气象预报情况。

（7）航道的使用情况通知港监、航道部门并征得同意。

（8）劳动力的组织及生活、后勤的准备工作，均应作好充分的准备。

（9）上述准备工作就绪后应由负责施工的总工程师进行一次全面的技术交底，使参加该项工作的人员知道各项技术要求及自己所应负的责任。封底工作是在统一指挥下进行的，布料顺序、测量时间、部位都预先作了明确的规定。

4.施工工艺流程图

详见图1施工工艺流程图。

5.混凝土灌注施工工艺

5.1混凝土配合比设计

封底混凝土按照C20水下不离散混凝土配制，坍落度要求21～25cm，缓凝时间不小于16小时，混凝土要求和易性好，满足泵送要求，且流动半径不小于6m，砂和石子的规格及级配应严格控制，如果石子级配不合理、砂过细或含泥量过大，搅拌的混凝土不易泵送，容易造成堵管，使得封底施工不能顺利进行。

5.2围堰内清理

由于钢围堰拼装下沉采用了砂石筑岛的方法，下沉到位后钢围堰内的砂子及基底的清理就显得尤为重要。清基是为了水下封底混凝土与基岩面结合避免出现较大的流水夹层，防止钻孔桩时产生漏砂现象。因此离围堰内壁较近范围的清基最为重要。围堰内清基采用6bs型射流泵，再配以两组潜水员利用高压水枪搅动砂子，进行围堰内壁范围内大面积泥砂清理工作。

清基后要达到以下标准：

⑴ 围堰内露出岩面，尤其是内环带混凝土内侧不小于1.5m宽范围，必须清理彻底；

⑵ 岩面淤砂厚度小于5cm，且成片面积小于2平方米，各片之间不能连通。

清基情况由现场工程师配以潜水员进行验收。

5.3第一层混凝土灌注

5.3.1灌注平台搭设

封底混凝土施工平台就利用钢护筒定位平台作为骨架，根据其网格情况，加设型钢，安放导管及料斗，同时在施工平台上满铺4m长5cm厚木板作为脚手板，便于施工人员行走、作业。

5.3.2导管布设

混凝土灌注采用φ273mm，壁厚10mm的无缝丝扣式导管灌注水下混凝土，长度分别成1m、2m、3m、4m等不同长度，各管节之间采用丝扣连接，以便导管长度的调整、拆卸方便，共在平台上布置14根灌注导管，如下图。导管底口离河床面约25cm，导管上接3m3的集料斗。考虑各导管必须布料均匀、及时补料，防止混凝土由于布料、补料不足，不流动或流动困难，造成封底混凝土顶面高差很大，我们直接将输送泵管布置到料斗上，过程中通过吊装设备进行混凝土布料，可在围堰内全范围布料。在钢围堰内设置14个定点灌筑点，为了控制封底混凝土的标高，应在导管之间及钢围堰内壁附近布置标高测量点，在平台上共设测点14个。

5.3.3泵管铺设

根据施工需要，需要投入两套泵送设备及相应的配套设施。泵管布线沿现已架设完成的栈桥桥面为平台，沿栈桥桥墩直接布设至钢围堰顶面，再沿封底混凝土施工平台顶面顺围堰弧形方向布设，接向围堰中心，然后架设两节软管至料斗中，在投料点变化时通过起吊设备，将其移动至下一灌注点。

5.3.4混凝土灌注施工

在灌注混凝土前应对钢围堰内的河床地形情况进行详细测量，并由潜水员沿钢围堰四周内环带混凝土底认真探察，如内环混凝土底有和外部穿通的现象，用模袋混凝土堵漏，保证封底混凝土不外漏。

第一层水下封底混凝土灌注顺序为由中间向外环浇筑，混凝土布料点共15个，沿江心至南滨路方向均布。利用两台50T履带吊分别悬吊一套输送泵管，根据指定浇筑点进行灌注，使泵管口距基岩底面约0.3m，使其连续泵送，直至检测此处混凝土已将泵管埋深0.3m后，将其转至另一浇筑点，这样循环浇筑完成一个循环。第二个循环开始时，利用泵管直接插放到混凝土内进行浇筑，根据测量结果进行浇筑点的调整，直至封底混凝土浇筑完成。

在灌注过程中，要加强测量混凝土的表面高度，指挥浇筑点的转换，使围堰内混凝土均匀平整上升。

第一层封底混凝土灌筑完毕后，全部泵管应提出混凝土面，并进行清洗，以清除粘附在泵管壁上的混凝土。

5.4钢护筒安装

5.4.1钢护筒制作

根据现场实际情况，将主墩钢护筒制作成2段，首段10.5m，第二段12m。钢护筒采用在厂内卷制，水运至现场，在驳船上组拼成吊段。

每根钢护筒制作过程中，在与混凝土接触的1m段处加设加劲板，增加与混凝土的粘结力。

5.4.2钢护筒安装定位

首节钢护筒定位采用330*330*12mm方钢作为主梁，在围堰上焊接牛腿，搭设定位骨架，并在方钢上通过36b工字钢作为限位骨架进行定位。

钢护筒安装通过80T浮吊进行吊装，运至围堰内，当其入水与混凝土面层接触时，通过潜水员进行支垫，调平后，立即进行定位。待定位多个护筒后，根据现阶段水位，在水面处通过槽钢加设限位骨架，将所有钢护筒及围堰连成整体，以确保封底混凝土施工过程中不偏位。

5.5第二层混凝土灌注

方法同第一层。

6.结语

灌注封底混凝土看似简单的工序，但该工程双壁钢围堰面积大、高差大（栈桥桥面至钢围堰底高达30m），确保混凝土大高差的输送质量以及大面积混凝土摊铺的平整度要求是一大难题，通过现场的精心组织，准备工作的充分，布置管道的合理性解决了施工难题。

参考文献：

[1]JTT041-2000，公路桥涵施工技术规范，北京：人民交通出版社，2000.

[2]桂业昆，邱式中，桥梁施工专项技术手册，北京：人民交通出版社，2004.

[3]周水兴，何兆益，邹毅松，路桥施工计算手册，北京：人民交通出版社，2001.