深水基础钢板桩围堰封底施工技术

摘要：本文以武汉鹦鹉洲长江大桥1#墩基础施工为基础，简要介绍长江深水水域钢板桩围堰封底施工技术措施。

关键词：深水、钢板桩围堰、封底施工技术

1、工程概况

武汉鹦鹉洲长江大桥全长3420m。其中：主桥长2100m，采用200+2×850+200m三塔四跨钢混结合梁悬索桥；1#墩位于汉阳侧大堤坡脚处。桥位处历年最高水位29.73m（1954.8.18，吴淞高程），历年最低水位10.08 （1965.2.4，吴淞高程），多年平均水位18.97 m（吴淞高程），最大流量76100m3/s（1954.8.14）,最小流量4830m3/s（1963.2.7）。经过综合分析，1#墩基础施工措施采用钢板桩围堰，通过围堰内水下封底作业，使承台形成无水施工环境。

钢板桩插打完成进行堰内吸泥清基至+2.7m，围堰内清基吸泥完成后，对围堰进行混凝土封底，封底时长江水位为+22m左右，围堰封底混凝土顶面标高为+6.5m，采用C25水下混凝土和C30水下混凝土，封底厚度为3.8m,封底面积约为1400m2,封底水下混凝土浇筑采用垂直导管法进行，封底施工一次完成，抽水后验收，封底效果良好，满足施工要求。

2、钢板桩围堰封底施工过程

2.1封底前施工准备

封底前详细测定河床标高，并根据测定标高及河床地质情况确定超吸深度，吸泥工作完成后，对基底进行验收，若基底标高达不到要求，采取局部清基措施。

围堰内吸泥时，只是将围堰内大范围的泥沙清除掉，钢板桩表面、桩身表面粘附的泥沙并未完全清除掉。根据潜水员下水探验，发现河床自稳性比较好，有大量泥沙附着在钢板桩及桩身上面，为保证封底混凝土同桩身及钢板桩间连接，采取“地毯式”清洗，每个桩身及钢板桩派遣潜水员用高压水枪冲洗.在封底前对整个河床进行重新检测，确认清基及冲洗效果达到封底施工要求，经确认河床最高点为+3.1m，最低点为+1.4m，桩头及钢板桩壁清理基本干净，每个区域内进行定人跟踪了解，并签字确认。

整个围堰共布置了Φ273导管28套，每根长度22.35米。每根导管分节制作，导管之间设法兰连接导管在使用前进行水密试验，水压保持在0.6MPa，稳压5min。

图1封底导管布置图

2.2封底混凝土浇注

(1)考虑到混凝土水下扩展度要远大于空气中扩展度，于是增加4套导管，导管总数为28套。封底从围堰上游侧开始灌注， 按原计划从1#导管开始，用2台泵配合15方料斗同时首封。根据混凝土流动实际情况，使用15方大料斗首封导管编号为：1#、2#、3#、6#。通过已灌注混凝土坡比测量，水下坡比0.13,测量发现1#-11#导管全部被埋，综合灌注前潜水员对河床“摸底”情况，及灌注过程中混凝土前沿线河床影响情况，于是根据现场实际情况改变首封方式，将已埋导管内江水用潜水泵抽排完（由专人负责抽水工作，确保导管内无水后，方可进行下道工序），然后按正常首封后补方导管灌注混凝土。

（2）考虑到混凝土供应能力，将同时灌注导管总数控制在15根以内，对即将到标高的导管，作为重点灌注点，其他点以导管周围混凝土不凝结为控制依据，如果在灌注过程中，个别导管时间较长，又无法马上补料，采用适当提拔导管的方法（以不脱空，保证导管埋深为提拔控制依据），补料时间间隔不大于30min。

（3）当混凝土面要到设计标高时，测量人员加大测量频率及测点部位，保证灌注高度要均匀、一致，高差过大时要通过导管补料进行调整，特别注意对边角及导管覆盖交界点测量。拔除导管原则为，相邻导管混凝土均达到设计标高后，方可拔除。

（4）封底混凝土施工过程中通过技术人员测量，现场技术负责人采用计算机Excel表格记录测量数据，并及时进行分析控制，尽量减少混凝土高差，特别是到了后期要加大测量频率及密度，由于是从上游一边往下游顺序浇筑，靠近钢板桩围堰边混凝土普遍较中间要低，后期调整浇筑顺序，先浇筑靠钢板桩导管至设计标高，然后在灌注围堰中间部分导管，经过测量检验取得了良好效果。

灌注后期，对下游河床进行测量（采用重锤测量），判断河床浮浆情况约30cm，然后通过空气吸泥机进行抽除，直到抽除混凝土浆体为止。由于水下无法准确判断浮浆真实厚度，于是改变混凝土标号，将混凝土标号提高为水下C30，同时超灌混凝土约20cm来保证封底有效厚度。通过灌注完后第二天测量数据，最高点标高为+6.75m 、最低点标高为+6.15m 、平均标高为+6.42m ，对比封底前河床标高，推出封底厚度分布图，其中最厚处为 4.5m 、最薄处为3.05m 、平均为 3.73 m（通过浇筑总方量来反算封底厚度约为3.79m）。

（5）封底混凝土浇注工序转换速度要快，组织好机械配置及协调，最大化利用机械，尽量减少混凝土灌注时间。

（6）技术人员要根据天气、浇注速度等情况及时通知试验室对混凝土坍落度进行调整。前期塌落度控制在180-220mm，后期为了封底面平整度加大塌落度控制在220-240mm。注：C25混凝土初始坍落度230mm、扩展度530mm；1小时后坍落度230mm、扩展度545mm；和易性良好；混凝土容重2400kg/m3。混凝土初凝时间49h.

C30混凝土初始坍落度220mm、扩展度510mm；1小时后坍落度220mm、扩展度490mm；和易性良好；混凝土容重2380kg/m3。混凝土初凝时间47h.

通过在空气中实验反应，混凝土坡比约为0.2，在实际浇筑过程中，通过不同点标高同水平距离来推算，水下混凝土坡比约为0.1-0.16。

在灌注过程中，导管被埋约1m后，利用水泵将导管内水抽干，导管内外水位差约为+15m，将导管静置一段时间，导管内依然能保持无水，从侧面反映了混凝土密水性能。

3 、抽水后围堰情况

根据封底混凝土强度及对整个封底顶面标高联测，开始进行围堰内抽水施工，在抽水过程中对钢板桩及两层围囹进行监测，通过监测数据，调整抽水速度。根据总水量及锁口密闭情况，共投入15台22kw水泵。

基底清理后，进行标高测量，总体满足设计要求。混凝土强度达到47.8MPa。根据现场检查，基底未发现漏水现象，钢板桩锁口有轻微漏水（目前整个围堰内使用2台水泵间断排水集可满足施工要求），通过测量数据反映及对封底混凝土顶面检查，目前围堰整体处于稳定状态。施工具体过程见如下施工照片。

4、注意事项

（1）在封底过程中， 27#导管发生漏水，导致该导管内水无法抽干（导管接头漏水），导致该导管失效，被迫通过邻近点超灌来满足该点混凝土厚度。说明封底前导管水密试验对封底顺利进行有着至关重要的作用，同样试验完毕后，必须确保导管倒运过程中对导管接头的保护，否则将会对封底留下隐患。

（2）围堰内吸泥至设计标高后，对河床进行复核，通过加密测点、联合测量、多次测量取均值复核，然后综合分析，对有异常点进行复核，最后确定河床标高。准确的河床标高对封底具有指导意义。由于河床测量是通过相对标高反推而得出的，还是具有不确定因素，通过适当超吸，可以规避一定风险。

（3）吸泥过程发现，河床（粉质粘土）自稳性及附着性都比较好，河床到后期形成很多小“孤岛”，桩身及钢板桩壁附着大量泥土，通过潜水员水下冲洗（高压水），基本满足要求，由于整个过程依赖潜水员对水下判断，所以必须请有经验及责任心潜水员，在清理完毕后，要整个封底范围内重新复查，复查过程采用“地毯式”逐区域检查记录，确保无遗漏点。

（4）对封底相关机械在施工前进行全面检修，做好检修记录，对易坏零件做好备用，使其在需要的时候能及时更换，确保施工过程中机械性能，在施工过程中委派经验丰富的机修人员值班，对所有机械进行巡查，确保封底施工流畅。同时对每台机械做到“坏了能及时更换、需要能马上增加”。机械数量及性能直接影响浇筑效率及封底效果，适当增加机械能有效控制浇筑时间。

（5）封底采用一次性封完，混凝土量特别大，对材料供应要求亦特别大，现场储存能力有限，只能在开盘前按最大容量储存，同时每样材料按需要在搅拌站附件用运输设备储备，通过浇筑工程中补充原料，动态保证搅拌站储料。

（6）施工期间天气对封底影响特别大，在确定开盘时间时，要对期间天气进行预测，如果不能满足施工，坚决不能开盘。

（7）首封采取的方式，取决于河床地质情况及混凝土性能，为了保证混凝土入水效果，最开始必须采用大料斗首封。后续首封施工，如果河床密实度比较高，自稳性比较好、混凝土水密性能达到导管内抽水不漏、混凝土流动性良好，就可以采用导管内抽水直接封底。在封底开始时将混凝土塌落度控制到较小值，来控制混凝土流动范围，避免有太多导管被侵埋（考虑混凝土同时供应），当封底后期为了使封底顶面比较平整，采用较大塌落度。如果导管被埋后，在补料前一定要适当活动导管（以不提空导管为控制依据），同时控制单根导管灌注时间，具体时间根据混凝土初凝时间确定，如果太长将会造成堵管、导管控制区域无法灌注到设计标高。

（8）采用一侧往另外一侧浇筑，必然造成后浇筑部位有浮浆，影响封底效果，可以预先超吸后浇部位河床，来保证该部位有效混凝土厚度，还可以适当提高混凝土标号及浇筑混凝土顶面标高来保证封底效果。

5结束语

深水水域钢板桩围堰封底技术在大型桥梁施工中运用很广泛，也是很关键的工序，武汉鹦鹉洲大桥1#墩承台封底积累的经验望能给其它类似工程提供一些借鉴和参考。