蒙西至华中铁路公安长江特大桥4#主塔墩围堰封底施工

柳振兴

【摘 要】新建蒙华铁路为国家北煤南运战略的重点工程，对促进国民经济发展有着十分重要的意义。公安长江特大桥为蒙华铁路的重要节点工程，也是国内首条跨越长江的煤运重载公铁两用桥梁。4#主塔墩围堰封底施工，面临着水深大、水流急、河床冲刷情况复杂等诸多的不利自然因素。如何做好围堰封底施工，保证后期承台与主塔的施工质量和进度，是本项目面临的十分艰巨的难题。此论文将对公安长江特大桥4#主塔墩围堰封底施工过程和采取的措施进行详细的介绍。

【关键词】4#主塔墩 围堰 封底

1 围堰基本情况

4#墩承台为两头圆端型形式，平面尺寸为33.6m×58.4m，底面标高+15.45m，承台厚度为6.0m。4#墩围堰外形尺寸为40m×68.2m的圆端形结构，其中底节高度为16m，中节高度为5m，顶节高度为2.7m，底节与中节围堰壁为双壁式，厚度为2.0m；顶节围堰壁为单壁式。围堰内设纵横向底隔舱各两条。纵向底隔舱宽度为2.8m，长度58.9m，高6m，与横向底隔舱交叉位置设置隔舱板，每条横向底隔舱被分割成3个隔舱，整个围堰底隔舱共分为8个隔舱。底隔舱将围堰分割成9个隔舱。围堰底隔舱内及封底混凝土均采用C25水下自密实混凝土，封底厚度为4.5m。

2 施工方法及技术措施

2.1 施工准备

在封底混凝土灌注前，为方便施工和保证操作安全，先搭设施工操作平台（利用型钢或钢管在原钻孔平台上搭设）。导管节段之间，料斗与导管之间均通过法兰连接，橡胶密封圈止水。灌注水下混凝土前，每套导管均应在现场技术人员在场的情况下，逐套进行水密性和压力性试验，试验压力取水压的1.5倍，合格后方能使用。组拼时须编号对接，确定导管长度和安装拼接顺序。围堰封底混凝土采用地泵泵送至围堰顶，在预留护筒上布置2套（作业半径为24m）布料机进行布料，利用导管进行水下混凝土灌注。封底前还必须完成地泵、导管和布料机的布置工作。

2.2 底隔舱混凝土灌注

底隔舱混凝土采用垂直导管法进行水下混凝土分层灌注。混凝土分层高度按0.5m控制，由一端平行推进至另一端，单根导管的浇筑间隔时间控制在1个小时以内。底隔舱混凝土灌注施工布置图1所示。

图1 底隔舱混凝土灌注施工布置图

首先进行纵向底隔舱混凝土灌注，单道纵向底隔舱内需要布置10套导管，单套导管长度22米（根据现场测量高度进行抄垫调整）。首先对2#、3#、5#、6#、8#、9#、12#、13#、15#、16#、18#、19#进行水封拔球，并对这几个导管持续灌注混凝土，利用混凝土自身流动性直至将相邻导管底口埋住，然后利用水泵将相邻导管内的水抽干后在该导管内灌注混凝土，利用布料机直接将混凝土泵送至导管内，直至本舱混凝土顶标高达到+15.3m～+15.45m后将该导管拔除，灌注完成。纵向底隔舱灌注完成后横向底隔舱内灌注混凝土。首先对21#、23#、25#、26#、28#、30#进行水封拔球，其余导管采用与纵向底隔舱相同方法灌注混凝土，直至本舱混凝土顶标高达到+15.3m～+15.45m后将该导管拔除，灌注完成。

2.3 围堰封底施工

围堰封底在底隔舱混凝土强度达到设计要求后开始。围堰底隔舱混凝土灌注完成后重新布置导管，进行围堰封底施工。围堰封底先灌注1#、3#、7#、9#4个角舱，再封2#、4#、6#、8#4个边舱，最后完成5#舱封底施工。

2.4 封底前准备工作

安排潜水工下水利用高压射水进行清基找平，使隔舱内、刃脚及隔墙下的河床面基本处于平面，找平后河床面高差应控制在0.3m以内。锅底尺寸满足要求后，对封底范围内的刃脚及围堰内壁上的附着物（包括淤泥、锈迹等）进行清净。同时应着重清理围堰刃脚斜面及井壁等部位，使之能与封底混凝土粘结良好。高压射水管控制清理位置，调整角度以便于贴近围堰内壁进行清理。完成清基工作后，派专业潜水工下水，对底隔舱和围堰壁舱刃脚埋置深度、清理情况进行触摸和摄像。同时为防止封底时相邻舱发生混凝土穿透情况，在封底前安排潜水工将底隔舱刃脚处进行依次堆码砂袋进行封堵。技术员对基坑标高进行测量复核。按设计要求及施工规范验收清基质量，包括井壁泥砂清除情况、浮土沉淀厚度、刃脚底面及围堰顶口标高、围堰偏位情况等。

2.5 导管设置

围堰封底导管按照4米作业半径布置，需准备20套，单套导管长度为22m，倒用4次。围堰分舱编号、导管布置数量、编号位置见图2。第一批次封底的1号、3号、7号、9号4个角舱布置导管数量均为3套，其中2#、5#、8#、11#为拔球导管；第二批次封底的2号、8号2个边舱布置导管数量均为7套，其中14#、16#、20#、21#、23#、25#为拔球导管；第三批次封底的4号、6号2个边舱布置导管数量均为10套，其中27#、31#、32#、34#、39#、41#、42#、44#为拔球导管；第四批次封底的5号舱布置导管数量为16套，其中52#、53#、54#、56#、57#、58#为拔球导管；水封施工时，混凝土浇筑从拔球导管向另外一侧依次浇筑，非拔球导管待混凝土埋住导管底口后直接用抽水泵抽干管内余水，然后直接进行混凝土灌注。

图2 围堰封底导管布置示意图

3 首批混凝土施工

底隔舱混凝土灌注及围堰封底首批混凝土灌注均采用拔球法。封底前，必须实测每根导管底口与泥面的距离，控制在30cm左右。混凝土分别通过2台混凝土地泵和布料机泵送至储料斗中，拔球时打开储料斗阀门，待拔球料斗储满时，迅速拔出填堵盖板，拔球料斗和储料斗内混凝土通过导管进行首批水下封底混凝土灌注。导管直径360mm，水深取19m，导管悬空高度取0.35m，首批混凝土灌注后导管埋深取0.5m，根据资料显示，水下混凝土扩散半径取4m，水的容重取1t/m3，混凝土容重取2.4t/m3，则可以计算：

导管内外平衡时导管内需要灌注混凝土高度h1=19×1/2.4=7.9m

导管内混凝土方量V1=0.362×3.14×7.9/4=0.8m3

导管外混凝土为圆锥形，高度为1m，底面半径为4m，则混凝土体积为

V2=82×3.14×0.85/（3×4）=14.2m3

首批混凝土最小方量为V=V1+V2=0.8+14.2=15m3

为保证导管埋深，确保拔球水封一次成功，首批混凝土采用2个15m3大料斗配合2个3方小料斗（装2.5m3混凝土）共同拔球，首批混凝土总方量为17.5m3，大于计算首批混凝土数量，满足要求。

4 混凝土水封施工要求

首批混凝土灌注完成后，拆除储料斗和拔球料斗，利用布料机通过小料斗进行水下混凝土灌注。正常灌注过程中，每根导管的混凝土灌注间歇时间控制在30min，最长不宜超过60min，值班技术员做好导管的灌注记录。导管灌注的顺序需经测量混凝土面标高，由值班技术员汇总对比后确定。根据导管编号的先后顺序依次进行各导管的首批混凝土灌注，且在30min内完成首批混凝土灌注。各导管首批混凝土灌注埋置深度为应控制在1m以上，在灌注过程中应注意控制每一灌注点标高，并记录灌注、测量情况。在灌注过程中，应注意混凝土的堆高和扩展情况，正确地调整坍落度和导管埋深，及时提升导管并严格使导管不进水。

封底混凝土顶面标高，严格按照设计来控制，现场控制混凝土顶面应在+15.3～+15.45m之间，如果高出+15.45m时应采取插拔导管的方法或利用重物压平的方法进行处理。在混凝土面灌注到距离预计高度约1m时控制灌注速度，加强观测，严格控制封底混凝土最终标高。混凝土灌注临近结束时，全面测出混凝土面标高，重点检测导管作用半径相交处、周边倒角等部位，根据结果对标高偏低的测点附近导管增加灌注量，力求混凝土顶面平整。