延延高速大体积沉井在黄河卵石土河道中制作下沉综合施工技术

1、技术总结、论文申报评审表题目大体积沉井在黄河卵石土河道中制作下沉施工技术申报单位中铁十四局集团第三工程有限公司作者姓名工作单位职称、职务李长伟中铁十四局集团第三工程有限公司延延 高速项目部工程师 副总工兼工程部长工程名称延安全延川（陕晋界）高速公路工程工程完工时间2015.8内容提要本文结合延延高速黄河特大桥主桥5#、6#墩沉井的施工，介绍了卵石 土河道下钢筋混凝土沉井与其他类型围堰方案的比选，以及沉井制作及下 沉施工工艺，为今后同类地质情况下的水下施工积累经验。综合评价延延高速黄河特大桥主河道5#、6#主墩利用32m直径大体积圆形沉井 做围堰，施工基础，解决了在中密卵石地基河道施工墩基础的困

2、难，优于 钢板桩、双壁钢围堰，施工简单，费用较低。为以后同类地质情况下的水 中施工积累经验。推审中 荐音报 等意单 级见位（盖章）年 月 日评集 审团 意公 见司（盖章）年 月 日备注大体积沉井在黄河卵石土河道中制作下沉施工技术中铁十四局集团三公司延延高速项目部 李长伟摘 要：本文结合延延高速黄河特大桥主桥5#、6#墩沉井的施工，介绍了卵石土河道下钢筋混凝 土沉井与其他类型围堰方案的比选，以及沉井制作及下沉施工工艺，为今后同类地质情况 下的水下施工积累经验。关键词：卵石土；钢筋混凝土沉井；施工技术1、引言沉井在深基础施工中因其具有占地面积小，技术可靠，投资少，操作简便的优点；同时在各类 地下构

3、筑物中沉井结构可作为地下构筑物的围护结构，内部空间亦可得到充分利用的特点。近年来， 伴随着施工技术和施工机械的不断革新，沉井在国内外都得到了更广泛的应用和发展。本文介绍了延延高速黄河特大桥主桥5#、6#墩直径32米、高度12米的大体积沉井的施工，首 选通过对三种围堰方案比选，确定在黄河卵石土河道地质情况下，利用圆形钢筋混凝土沉井围堰来 施工高墩基础。并介绍了钢筋混凝土沉井的制作及下沉施工工艺，总结了施工经验，为以后相同地 质条件水中基础施工积累经验。2、工程概况黄河特大桥桥位位于晋陕交界处的延水关，从陕西岸起始、跨越黄河，终点达到山西岸，为一 座特大桥，全长1072米。中心里程K115+953

4、，最大桥高150多米，主桥墩柱均为空心薄壁高墩， 最大墩高141m。主桥墩5#、6#墩为群桩基础，每墩24根桩基，平均桩长21米，采用整体式承台，尺寸为24.2 米X 15.8米X5.0米，为大体积承台。承台顶在河床表面以下，水深最大达5米，施工工作面需求 大。区内黄河径流量年内分配很不均匀，夏季79月多现暴雨引起的洪水，冬季多现漂流浮冰。根 据相关文献显示，20年一遇洪水流量19600m3/s，水位高程544.26m。壅水高度0.56m，设计水位 544.82m。主桥位主要为卵石土、强风化砂岩、中风化砂岩。河道主墩5#、6#墩地质柱桩图如下：归了 .85,墩地质柱状图*墩地质柱状图图1 5#

5、、6#墩地质柱状图3、围堰形式方案比选、施工难点主桥5#、6#墩虽位于河滩处，基坑开挖后遇水宜坍塌，需采用围堰进行施工，需在汛期到来之 前把围堰下沉到位，施工工期紧迫；卵石土地质，承载力及摩擦力均较大，围堰下沉较为困难，且 设计承台为整体式承台，围堰结构尺寸较大，下沉施工风险较大。表1 5#、6#墩施工基本情况墩号河床以下开挖深度洪水高度围堰高度地质情况5号7.6米5米12米，必要时接高中密卵石6号7.5米5米12米，必要时接高中密卵石、围堰方案方案一：钢筋砼沉井围堰施工方案。先在5#、6#墩处筑岛，就地浇筑钢砼沉井，完成后下沉， 最后在沉井顶部搭设贝雷梁平台施工桩基。沉井高12m。围堰采用圆

6、形结构。沉井内径30m，外径 32m，沉井壁厚为1.0m、0.8m和0.5m不等。底部0.8m高度采用1cm钢板包裹。方案二：钢板桩围堰施工方案。先进行桩基施工，然后打钢钢板桩，进行承台施工。采用拉森V型，采用15m长钢板桩，四层围囹支撑；围堰尺寸25.6*16.8m。钢板桩打入采用汽车吊配合90t 振动锤，承台开挖采用长臂液压抓斗配合吸泥泵开挖。方案三：双壁钢围堰施工方案。先搭设桩基施工平台施工桩基，待桩基施工完毕后吊装双壁钢 围堰，就位后进行封底然后施工承台。钢围堰外径为32m，内径为30m。围堰外壁采用6mm厚的钢板， 内壁为4mm厚的钢板，内外壁间距为100cm，围堰高度12m。、方案

7、比较表2围堰方案对比表方案施工方法费用（万元）工期（天）存在问题沉井采用结构受力较好的圆形结构，下沉深度7m，预制高度 12m，分4次施工，刃脚、筑岛以下分2次，下沉到位后 浇注剩余部分。沉井内径30m，外径32m，壁厚为1.0m、 0.8m和0.5m不等。15460对下沉控制措施要求较 高；下沉期间突发洪水 冲刷倾斜开裂。钢板桩采用拉森V型，采用15m长钢板桩，四层围囹支撑；围 堰尺寸25.6*16.8m。钢板桩打入采用汽车吊配合90t振 动锤，承台开挖采用长臂液压抓斗配合吸泥泵开挖。17850穿越孤石能力差；可能打不到位。双壁钢围堰钢围堰采用圆形结构，外径为32m，内径为30m，高12m。

8、先搭设桩基施工平台施工桩基，待桩基施工完毕后吊装双壁钢围堰，就位后进行封底然后施工承台18290（含加工）施工工艺繁杂，拼装设备较多，对下沉控制措施要求较高。综合分析：建议采用钢筋砼沉井施工，可与钢便桥、砼拌和站建设同时进行，缩短主桥基础施工工期，围堰下沉到位后，主桥施工基本不受洪水影响，对主桥基础施工有利。4、沉井施工工艺沉井采用圆形结构，混凝土采用C25，外径采用32m，沉井壁厚从下到上分别为1.0m、0.8m、 0.5m阶梯型结构。采取分节预制，分节下沉施工。第一次预制1.5m（刃脚，不下沉），第二次预制 3m，挖土下沉4m后停止下沉。第三次预制3m，挖土下沉3m后停止下沉，第四次预制3

9、m，下沉1.5m 到设计位置。第五次预制剩余1.5m。沉井下沉采用挖土排水下沉，挖土采用长臂挖掘机、抓斗配合 或空气吸泥机清除沉井内壁土石方。、施工准备根据现场实际情况，在沉井围堰设计位置范围内填卵石土进行筑岛，填土顶面宽度需要超过沉 井外壁1.0m以上，筑岛四周采用草袋围堰进行防护，防止水流对平台的冲刷。筑岛围堰顶面高出目前黄河既有水位1.0m。将岛上杂物清理干净，对顶面进行平整，并做好人力、材料、设备准备。、测量定位按沉井位置放出准确的中线点及外边线。在轮廓线外围50cm处放出检查点，便于控制、检查沉井位置。、垫层制作对沉井刃脚2.0m宽度的范围内利用打夯机进行夯实，并进行整平，然后在夯实

10、范围上铺设砂垫 层进行精确找平，然后在砂垫层上抹5cm厚的砂浆作为沉井刃脚基础。1cm钢板.砼-垫.层.图2沉井刃脚示意图砂浆找平层铺设完毕，立模浇筑沉井刃脚以下素混凝土垫层，素混凝土垫层厚度为15cm，浇 筑过程中环向每隔35m利用竹胶板隔开，方便拆除。素混凝土垫层采用C15混凝土制作，制作过程中必须保证混凝土刃脚的尺寸及形状。、刃脚制作绑扎刃脚钢筋时，因竖向井壁插筋较高，为了确保钢筋位置正确，在绑扎前先搭设钢管架，竖 向钢筋的间距在支架水平钢管上先用粉笔画好位置，然后把钢筋绑扎在钢管上。钢筋安装绑扎时， 应严格控制各种钢筋的搭接长度和锚固长度，焊接钢筋应留有足够的焊接规定长度。钢筋绑扎时铁

11、 丝必须扎紧，其两头应向内。不得有滑动、折断、移位等情况。立模前钢筋两侧做好钢筋垫块，确 保钢筋的保护层厚度。钢筋需要接长时，优先采用焊接。钢筋接头位置必须按规范要求错开，同一 截面的搭接数量不能超过允许数量。同时在安装刃脚钢筋时，要预埋好底板及预留洞口的插筋，确 保混凝土浇注的整体性。混凝土浇筑采用吊车配合料斗输送入模，混凝土进行分层浇筑，环向尽可能的均匀布置混凝土， 混凝土浇筑按照正常浇筑施工工艺即可。、沉井模板将已准备好的模板吊装就位，具体工艺流程如下:安装前检查一一内侧模板吊装就位一一安装斜撑一一清理杂物一一插入对拉螺栓一一安装就位 外侧模板一一安装斜撑一一调整模板位置一一紧固穿墙螺栓

12、一一斜撑固定。安装模板注意事项：由于分节浇筑，因此在支立第二节模板时，不宜直接支撑在地面上，以免 沉井因自重增加而产生沉降，使新浇筑的混凝土内部产生拉力，造成裂缝。模板安装完毕后，全面检查扣件、螺栓、斜撑是否坚固、稳定，模板拼缝及下口是否严密。、混凝土浇筑为了确保混凝土浇筑的质量，在浇筑混凝土前，应对模板位置标高，断面尺寸及模板的稳定性， 接缝位置进行检查，对预埋件位置进行复核。混凝土浇筑时，采用分层浇筑，每次浇筑厚度控制在 40cm左右，并在前层混凝土达到初凝前将次层混凝土拌和物振捣完毕，振捣时插入式振捣器应插入 前层砼510cm，同时要做到快插慢拔，插点均匀，逐点移动，避免漏插，插点一般控

13、制在30cm左 右。刃脚部分，因尺寸较小钢筋较密，振动棒的频率应加强。为了确保钢筋和模板的位置不移动， 振捣时尽量不碰钢筋和模板，振捣以混凝土表面不产生气泡，混凝土不明显下沉为宜。为了控制混 凝土在浇筑过程中，沉井的沉降倾斜是否满足要求，在沉井的四周设立沉降观测点，混凝土浇筑一 层进行测量一次，如发现一侧倾斜过大，则另一侧须加快进度。、开挖下沉沉井下沉采用挖土下沉法，依靠沉井自重下沉到达设计标高。根据设计要求，第一节沉井下沉 必须达到设计强度才可以下沉。沉井混凝土达到设计强度后，开始沉井下沉。下沉前应将井内的所有杂物清除干净，准备工作 就绪后，先敲碎刃脚下素混凝土垫层，应有专人负责对称、同步地

14、进行。敲碎刃脚下素混凝土垫层 过程中，应随敲随填夯黄砂，在刃脚内外应填筑成小土堤，并分层夯实，同时加强观察，注意下沉 是否均匀。根据设计地质资料，本工程沉井下面的基本上是卵石土，在施工中采用抽水法降低沉井内水位。 卵石较多且直径较大时，采用长臂挖掘机对称挖土，高压水枪配合；当下层卵石较小时，可采用大 功率清土吸泥设备，高压水枪配合。沉井下沉前在沉井外井壁上划好水平线，标注刻度，便于下沉 速度观察，在井内挂好线锤测倾斜度。沉井挖土应注意均匀对称，由中心向刃脚四周开挖，挖土时控制每层3050cm。挖出的土采用 自卸汽车运走。井内挖土始终应保持中间稍低于四周，但高差需控制在1m之内，防止突沉造成沉井

15、 四周地面沉陷和沉井倾斜的危险。沉井下沉时的指挥者对井内四周的垂线密切注意，并在沉井四周设观测点，加强下沉过程中观测，发生偏移、扭曲等及时纠正。沉井施工过程中，须对周围环境的 变形、沉降进行严密监测。沉井下沉初阶段纠偏应根据“多沉则少挖，少沉则多挖”的原则，刃脚下挖土要逐步扩大，不 能一次过量掏空，不能通过大量挖土来纠偏，纠偏应根据测量数据随偏随纠，当沉井偏斜达到允许 值的1/4时，便要纠偏，下沉过程中要勤测、勤纠、缓纠。沉井每下沉一次检查一次垂直度与中心轴线。随时检查沉井水平度面高程，加强监护，对地下 水及时排除。下沉至接近设计标高1m时，应减速下沉，记录下沉的速度。最后2030cm处停止开挖，观测沉 井在不开挖的情况下的下沉速度，确保沉井下沉标高严格控制在范围内。如发现特殊土质，应及时 报告，提前做好预防措施。、沉井封底沉井施工完成后，埋设24个长钢护筒，将护筒直接利用30槽钢连接，利用钢护筒当支撑作为 钻孔平台。然后进行沉井封底施工，采用水下砼封底施工。封底用6 30cm的导管进行围堰内水下 混凝土封底，导管在沉井中心布设1根，然后沿5m、10m半径环形布设，封底过程中，根据封底 砼流动性，可对安装的导管位置进行调整，确保封底砼质量满足要求。每根混凝土导管长12.5m， 每根导管的顶端均设一个1m3的漏斗，每个漏斗下端设有闸门阀。封底前后设置测点进行测