公路大橋南錨碇沉井基礎下沉施工技術

湯立

（中交第二航務工程局第二工程有限公司，重慶 401120）

1 工程概況

該橋全長2600多米，工程施工內容包括南塔及基礎、通道檢查、南塔附屬設施、南錨碇和南引橋等。南引橋包含合并段和分離段兩部分，雙層橋面是合并段的主要形式。上層設計為雙向六車道的高速公路復線，下層設計為南金一級公路。大橋施工區(qū)域的地層類型為凝灰?guī)r，同時伴有輝綠巖、霏細斑巖和花崗斑巖等巖石類型。該地區(qū)屬于亞熱帶季風氣候區(qū)域，同時海洋會對其產生調節(jié)作用，具有顯著的季風特點，四季氣候變化明顯，夏天沒有酷暑天氣，冬天沒有嚴寒天氣，降雨量充沛，時常會受到臺風的影響。

2 工程重難點

（1）該施工區(qū)域存在軟弱土層，給整個施工作業(yè)造成嚴重的影響。軟弱地層的沉井下沉施工中，南錨碇沉井地基軟弱層厚度在40m以上，地基承載能力較差，沉井施工的難度系數非常大。

（2）控制沉井下沉精度。沉井的體量較大，混凝土沉井接高下沉的精度和鋼沉井拼裝施工的要求比較嚴格。

（3）處理沉井地基。淤泥靈敏度較高，砂樁的加固施工深度較深，砂樁的長度在國內首創(chuàng)第一，設備選型難度非常大。

（4）挖掘刃腳卵石層是沉井持力層的主要施工形式，其承載力較大，要想使其下沉到位，施工難度系數比較高。

（5）防護河堤。沉井與防汛大堤的距離比較近，挖土和降水會給其造成負面影響。

3 南錨碇沉井基礎下沉施工

3.1 施工準備

沉井結構是南錨碇的基礎，軟弱土層厚度達到40m以上，事先采取措施處理砂樁軟基，使首節(jié)鋼沉井拼裝、第二節(jié)和第三節(jié)混凝土沉井接高施工時不會出現較大程度的壓縮沉降，防止出現不均勻沉井或者突沉，使沉井出現損壞、傾斜的情況。在沉井全過程和接高時，做好下沉系數和接高系數驗算工作。借助接高系數合理管控沉井接高整個過程，接高時控制好下沉問題，使沉井接高施工質量滿足設計要求[1]。澆筑混凝土時，入倉混凝土量對稱施工，實時動態(tài)監(jiān)測沉井過程，必要時調整入倉混凝土量。要想使沉井下沉速度和施工質量滿足設計標準，要科學管理下沉系數。沉井的軟弱地層厚度較大，易發(fā)生突沉的情況，在采取砂樁加固方法的同時，在每次下沉后預留4m左右的高度在外面，管控好沉井沒頂問題。

塔吊配合龍門吊是沉井接高起重使用的主要設備，塔吊的布置方式有沉井外側設移動塔吊、沉井外側設固定塔吊和沉井井壁設固定塔吊等。在布置起重設備時，以設備自身安全風險和給沉井可能帶來的影響為依據。南錨沉井軟弱地層的厚度在40m以上，下沉初期不會有側向約束存在、易導致傾斜的問題，如果將塔吊固定在井壁上，塔吊會隨沉井一起傾斜。塔吊起重作業(yè)會給沉井帶來不均勻的荷載，加快了傾斜的速度。

3.2 沉井下沉

部分降排水下沉施工技術是沉井的核心技術，使用沉井姿態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)完成沉井下沉施工測量任務，在校核時使用的主要方法為水準儀精密幾何水準測量和全站儀三維坐標測量，及時觀測沉井每個倉內泥面的標高[2]。沉井下沉施工測量流程如圖1所示。

在沉井下沉過程中，監(jiān)測沉井姿態(tài)的主要設備為沉井姿態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，使沉井三維姿態(tài)數據實現實時、全天候的高效輸出，為取土下沉施工提供了便利的條件。通過創(chuàng)建預警預報系統(tǒng)，使突沉現象在第一時間反饋到相關負責部門。監(jiān)測系統(tǒng)組網和現場安裝的具體情況如圖2所示。

圖1 沉井下沉施工測量流程

圖2 監(jiān)測系統(tǒng)組網及現場安裝

沉井下沉初期不會受到導向的約束，沉井姿態(tài)控制存在難度，容易出現偏位或傾斜的情況，所以使用降排水取土下沉施工技術來完成沉井初期施工，使整個施工在可控、可視的情況下完成，科學管控沉井姿態(tài)，正確形成沉井下沉導向。南錨碇沉井高度為68m，在沉井后期施工時依然使用降排水下沉技術會導致以下情況：突沉風險系數和沉井浮容重增加；沉井與甌江比較接近，降排水難度系數大；降水量過大，使四周建筑物和大堤出現沉降超標的情況，給防護工作造成嚴重的影響。因此，沉井中后期使用的下沉技術為不排水吸泥技術。

在專業(yè)的制造廠將首節(jié)鋼沉井制作成一個個小節(jié)段，運送到施工現場組裝，鋼沉井夾壁混凝土采取分次對稱澆筑的方法；分層分段對稱接高和翻模法接高是混凝土沉井的主要施工技術。第二節(jié)和第三節(jié)混凝土沉井接高施工完成后做好井內抽水作業(yè)，取土下沉使用的主要方法為十字槽開挖法。沉井下沉到卵石層前，剪力鍵支撐狀態(tài)或全截面支撐狀態(tài)是下沉過程和接高的主要形式；大鍋底狀態(tài)是卵石層下沉的主要狀態(tài)。

3.3 沉井降排水下沉

沉井降排水下沉會給老堤造成致命的傷害，所以要事先完成改堤工作。在仔細分析沉井降水給改堤和標準堤造成的影響后發(fā)現，標準堤的最大沉降量為32mm，改堤的最大沉降量為3mm。而《堤防工程設計規(guī)范（GB 50286—2013）》[3]中明確指出，標準堤容許沉降量為32mm，改堤的容許沉降量為35mm，這就不難發(fā)現標準堤無法滿足大堤安全的標準，計劃在沉井和標準堤之間增加旋噴樁隔水帷幕，保證大堤的安全。

3.4 沉井終沉

卵石層是沉井持力層的主要形式，沉井在分區(qū)隔墻和周邊刃腳支撐的情況下，沉井下沉系數為0.9，無法滿足下沉的設計標高要求，所以沉井要在四周刃腳支撐的作用下終沉到底，終沉過程中下沉系數為1，能夠及時設計標高終沉的標準。完成終沉以后，分區(qū)隔墻刃腳使用拋石填筑，構成“四鍋底”的模式。沉井終沉從卵石層穿過，小粒徑卵石使用的取土吸泥技術為潛水鉆與沖吸法配合的方法，抓斗取土技術主要應用于大粒徑卵石層，在處理刃腳位置時，采取的方式有小直徑鉆機松動刃腳處卵石、井壁內預埋管道和高壓射水等。

3.5 沉井頂蓋板與錨碇施工

錨體和沉井頂蓋板屬于大體積混凝土，在確定分層施工高度時使用溫控分析法。在頂蓋板預制安裝和底模梁板預制的過程中，使用的主要設備為龍門吊配合履帶吊的方法，分三層完成頂蓋板的澆筑施工。掛架模板是錨體施工的主要設備，使用的施工技術為翻模法。將鋼管支架支撐設置在前支墩和前錨室中，使用鋼支架精準定位散索鞍索導管并固定好。安裝錨碇系統(tǒng)時對精度的要求非常高，采取測量控制的方法來確保安裝施工滿足設計標準。

3.6 沉井封底及填倉

沉井使用對稱封底施工技術可以避免沉井基底偏載問題，分兩次完成封底施工，每一次封底施工的混凝土澆筑量要達到設計值的標準。項目區(qū)域內有多家混凝土攪拌站，以項目部攪拌站為核心，與其中一家攪拌站合作，能夠滿足沉井封底和填倉混凝土施工的需求。首次填倉混凝土和封底混凝土的使用劑量比較大，需與其他攪拌站合作，其余施工位置所使用的混凝土由項目部攪拌站供應。

4 結語

受大橋南錨沉井深度較大的影響，最終使用的施工方法為南錨碇沉井基礎下沉施工技術，將工序轉換控制在最小的范圍內，合理管控工期，確保下沉施工順利完成。在下沉后期，將空氣幕打開輔助下沉，將沉井下沉阻力降到最小，使下沉速度滿足設計的要求。