大型围堰混凝土封底施工技术

摘 要：文章叙述了大型围堰导管法灌注水下封底混凝土施工，重点阐述了在封底混凝土施工过程中为确保封底质量而采取的各种技术措施。

关键词：大型围堰；封底混凝土；施工技术

1 工程概况

安庆铁路长江大桥主桥4#墩位于长江河道上，基础采取圆形双壁钢围堰施工，双壁钢围堰为外径Φ56m，内径Φ52m，承台底标高为-6.0m，刃脚斜面部分高2m，封底前基底标高为-21.0m左右，封底混凝土高度为7m，封底混凝土总体积约12229.2m3，围堰内共插打37根钢护筒，相邻护筒中心距为7.6m。

2 施工总体方案

围堰封底采用导管法水下灌注混凝土的施工方法。先做好施工准备，将施工人员、机具设备和材料准备齐全，清理围堰基底，然后是底隔舱封堵，防止隔舱之间串通影响封底质量，紧接着搭设封底平台，布设导管、布料机和灌注架等，由于封底混凝土总体积较大，根据目前混凝土供应能力，为确保封底顺利，混凝土质量可靠，封底分三块进行，如图1所示先封底隔舱内部分（Ⅰ区），再封隔舱之间的中间部分（Ⅱ区），最后封底隔舱两侧（Ⅲ区）。具体的施工工艺流程如图2：

图1 图2 围堰封底施工工艺框图

3 围堰清基

当双壁钢围堰下沉至设计标高，确认钢围堰终止下沉，安装平台，然后插打钢护筒，等一系列工作完成后就进行灌注水下封底混凝土作业，其中清基要求：

（1）基底残存物：风化岩碎块、枯枝、落水型钢等，清除干净。

（2）清基完毕后，测量基底平面标高，符合要求即可进行封底作业，对标高相差较大的需要进行吸泥或回填，直至确定实际基底与设计标高误差在+20～50cm之间为止。

4 底隔舱堵漏

由于4#墩围堰设计时底隔舱端部与围堰壁板每侧留有20cm间距，底隔舱每侧与锁口之间间距为10cm，为了防止封底时混凝土从底隔舱与围堰锁口之间流走而出现混凝土洗澡现象，经研究决定对围堰两端企口处采用气囊法堵漏。首先潜水员下水探摸底隔舱两端与围堰连接状况，根据潜水员探摸情况加工制造导向架和气囊。同时测量员对围堰内河床情况进行准确测量，若河床高差较大则回填沙石找平。接着在底隔舱两端下放导向架和气囊，要求气囊上下两端与导向架固定。下放到位后往气囊内充水，然后往底隔舱内灌混凝土。注意先在底隔舱两端先拔球灌混凝土，封底完成后再往气囊内压浆。

5 机械设备布置及要求

围堰封底是个系统工程，需要大量大中小型机械设备的配合作业才能完成，因此施工前和施工中应对所有机械设备进行统一管理和指挥，按照施工要求布置和作业。其中水上混凝土工厂尤为重要，由于施工区域受通航和汛期水流影响较大，因此合理布置水上混凝土工厂和其他配合施工的船舶就更为重要，具体做法是水上混凝土工厂（拌合船）泊在4#墩上下游侧，其外侧帮靠砂石自卸驳及水泥船、粉煤灰船等施工船舶。为保证原材料的供应，配备砂石运输船各2艘，水泥船1艘，粉煤灰船1艘，负责运送补充原材料，为保证正常供电和施工安全，还需配备1艘发电船和救生船。对于其他起吊、升降等机械设备的布置和要求如下：（1）提升导管采用12台5t倒链，另备7台倒链备用。（2）机械设备应事先检修并试运转，保证在施工期间安全正常运转，重要部件应有备品。吊斗斗门与滑槽转向部位，承凡有操作不灵活的都应检查完善。（3）封底之前，有关设施如封底平台、储料设备、测量设施及各种船舶系泊与锚锭等，安装就位完毕后，全面进行检查核对。（4）对吊船、牵引小车的运转状况，混凝土搅拌机的供料、供水、计量等状况，砂石、水的规格和数量；混凝土吊斗的数量和状况；2台发电机轮换使用时，切换开关时允许供电中断5分钟电源；主电路等均要在封底前全面进行检查。（5）向参与封底的人员进行技术交底，凡参加封底的人员，均应指定带队负责人，完成分配任务。（6）混凝土工厂开盘和停盘，导管拔球与停灌；施工中船只移位等，均应在指挥人员发出通知后再进行。（7）4#墩封底混凝土灌注工作是大型多工种的联合作业，需要集中统一的指挥系统，故应配备数量足够的对讲机，电话24小时开机。（8）在灌注封底混凝土前，必须办好基底清理检查证、导管试验及试拼记录、混凝土配合比和砂、石、水泥的质量与装载情况等签证手续。

上述每项工作完毕，均需经技术、安质、机电、试验等部门认真检查，确认合格后，及时办理验收签证手续，填好各类质量检查证，各类签证办好后，方可进行下一步工作。

6 导管布置

围堰封底时的导管数量及在平面上的布置，应使各导管的有效灌注半径互相搭接，不留盲区，覆盖基底全范围。为确保封底效果，减少封底时的劳动强度，围堰分区封底，要求每个区导管按要求一次性布置完毕，其中底隔舱部分Ⅰ区共12根导管，底隔舱中间部分Ⅱ区共22根导管，底隔舱两侧Ⅲ区共26根导管，导管直径φ273mm，长度38m，具体位置见图3。混凝土的流量半径R约4.0m左右。每个灌注点灌注速度采用0.2m/h左右，要求每小时砼产量约84.36m3。导管要进行严格的检查验收，具体要求如下：

（1）每根导管需进行耐压试验，5分钟后无破裂、漏水及显著变形为合格。

（2）组拼前严格检查导管的焊接质量。

（3）导管全长组节完成后，用钢尺准确丈量长度并作好标记和记录。明显弯曲部分应拆开进行调整。

（4）檢查验收：不漏水，不破裂，长度符合要求，经检查合格并作出记录签认后交付使用。

图3 Ⅱ区导管、灌注架布置图

7 混凝土灌注

混凝土灌注过程非常重要，是封底是否成功的关键，因此灌注过程中要认真按照以下几点执行。

（1）混凝土原材料应检验合格方能使用，严格按照配合比施工，对混凝土生产和灌注过程中的塌落度、和易性等指标应及时进行监测，确保混凝土质量合格。（2）灌注顺序按先灌注底隔舱部分，再灌注两底隔舱中间部分，最后灌注底隔舱两侧，即按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ区的先后顺序进行，每个区域混凝土灌注均需连续进行一次完成，封底时底隔舱Ⅰ区从两端向中间浇注混凝土，Ⅱ区从两侧向中间浇注混凝土，Ⅲ区从两侧向中间浇注混凝土。（3）拔球顺序根据基底的情况，按事先编好的拔球顺序（根据清基后的河床标高确定）逐根进行拔球灌注。原则是先开较低处导管，再开较高处导管；先开周围导管，再开中间导管，尽量使混凝土流动不要太远。（4）拔球前，应对基底进行一次清理，安装好导管提升支架，根据各导管内基底高程，将组拼好的导管下端放置在基底河床上方20-25cm处，并用测绳校检。（5）为保证首批混凝土灌注，储料斗需存满20m3（首盘混凝土数量计算确定，经计算首盘混凝土数量为不小于17m3）混凝土后，方可拔球灌注后，导管埋深不小于0.8m。初次拔球时，混凝土的坍落度可适当小点（约18cm）。拔球时，储料斗内的混凝土应连续快速有控制地送入导管内，不得中断，以防导管进水，导致拔球失败。拔球后，在测量确认导管埋深在2m左右后方可进行下根导管的拔球。（6）在各导管的拔球过程中，严格按图纸顺序拔球。第二根导管拔球后，应对第一根导管灌注一次混凝土，然后再进行第三根导管的拔球，第三根导管拔球后，应对第一根、第二根导管灌注一次混凝土再进行第四根导管的拔球，依此类推，直到分块灌注的最后一根导管拔完，其后各导管的灌注按顺序进行。（7）已拔球的导管在正常情况下，混凝土灌注间隔时间不宜超过30min，若超过30min不能供料，应使导管反复升、降三次，每次升降幅度约0.1m。正常灌注时导管埋深控制在1.0-1.5m，对于每根导管每小时内必须保证至少一次的混凝土供应，每次4-8m3。（8）尚未拔球的导管，应根据封底混凝土面上升高度的测量资料，随时将导管提升至混凝土面以上一定高度，以防混凝土进入导管内，拔球时发生堵管，在拔球前必须重新确定这些导管底口离混凝土面高度。（9）若发现导管漏水，混凝土面骤变等异常情况，应迅速上报指挥台，并迅速采取相应措施。（10）离析的混凝土流动，造成堵管，引起质量事故，一律不准使用。（11）灌注结束后，应将导管提离混凝土面以上2m，将拌合机、混凝土泵输送管、灌注导管及其它设备冲洗干净，以备下次使用。

8 测量监测

水下封底混凝土灌注过程中，测量是一项重要的工作，是有效控制封底质量的重要手段，通过实时测量，可以随时知道混凝土面各点标高，进而可以直观的了解围堰各区混凝土面标高起伏情况。此次围堰封底共设置了172个测点，基本上覆盖了围堰全部区域，通过测点观测混凝土上升情况，要求各测点设立编号标志。测量采用测锤，测读平面应设在固定构件上，测尺应能直接读出混凝土面标高，避免换算。同时测量资料及有关统计资料要及时上报指挥台，以便决策。具体的测量工作有以下几点：（1）水上、岸上混凝土工厂的混凝土产量表，每小时统计一次。集料储存量每班收班前一小时报一次。（2）导管底标高，混凝土面标高以及导管埋深测量记录，30分钟上报一次，靠近设计标高时每10分钟上报一次。（3）每根导管混凝土分配量，30分钟报一次。（4）围堰内混凝土面增长情况示意图，每30分钟绘一次，根据各测点的测量数据绘制。（5）其它有关资料及测量统计记录。

9 结束语

从安庆铁路长江大桥4#墩围堰封底施工结果来看，封底水密性好，混凝土表面平整，标高满足施工要求，大型围堰封底施工技术值得推广。

参考文献

[1]铁路混凝土工程施工技术指南（铁建设【2010】241号）[S].

[2]客运专线铁路桥涵施工质量验收暂行标准（铁建设【2005】106号）[S].

[3]TB10424-2010.铁路混凝土工程施工质量验收标准[S].

作者简介：夏一萍（1987，11-），女，江苏省南京市（籍贯），现职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：桥梁工程。