跨丰沙铁路分离式立交桥主墩沉井施工

跨丰沙铁路分离式立交桥主墩沉井施工摘要：结合跨丰沙铁路高交桥3#墩沉井基础的施工，介绍了不排水下沉、泥浆套助沉等沉井基础下沉方法，阐述了沉井施工时产生偏斜的原因，提出防偏及纠偏措施。关键词：沉井；泥浆套；防偏；纠偏abstract:thecombinationofcross-fengsandrailhighcross-bridge#3piercaissonfoundationconstruction,undrainedsinkingmudsetstohelpsinkcaissonfoundationsinking,explainedthereasonsforthecaissonconstructionskewed,theproposedanti-migraineandcorrectivemeasures.keywords:caisson;mud;anti-migraine;correction中图分类号：u443.13+1文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）沉井基础具有结构刚度大、埋设深度深、底面积大、重心低、地基承载力要求相对较低，承受垂直荷载和水平荷载高等独特的优势，以及在下沉条件允许时几乎能适应任何土质，因此在桥梁基础工程建设中被广泛采用。国内学者基于工程实践，对沉井施工进行了一定的研究。饶世豪介绍了博罗大桥2#桥墩沉井基础施工，指出比钢板桩围堰筑岛方案节省资金约60%[1]。房桢章、陈家驹等通过沉井施工中所遇到的实际问题，分析沉井偏斜原因并总结沉井纠偏方法[2-3]。黄醒春，寇新建，徐张生等以上海浦东污水治理二期锄泵站大型沉井为工程背景，建立phopo数字化摄影测量解析系统，进行了实施沉井施工过程自动化实时监控[4]。夏卫，卓文泽等通过桥梁沉井施工，介绍了沉井接高、下沉及沉井水下混凝土封底技术[5-6]。范晋波，柯德辉基于沉井设备基础施工中出现大量泥浆反涌，指出多个沉井的施工时，应注意考虑沉井的施工顺序[7]。于景臣等结合齐北线k34+296铁路沉井施工中常见的下沉过慢、下沉过快、倾斜、偏移或扭转、遭遇流沙和施工引起邻近建筑物下沉等施工问题，提出了预防措施和治理办法[8]。1工程概况跨丰沙铁路高交桥为56m+100m+70m+37m四跨连续子母塔单索面的预应力混凝土部分斜拉桥，单侧桥面净宽12.25m（0.5m+3×3.75m+0.5m），以40°的斜交角跨过路堤高10m的丰沙铁路，铁路路堤斜交宽度约75m，其中3#墩为主桥沉井基础，沉井为圆形沉井，内隔墙为十字形，3#沉井中心里程为k28+456.654，标高+110.618，离丰沙铁路路基基底2.59m。2地质情况根据地质勘探报告，沉井处地质分为四层，具体如下：(1)人工堆积层。表层分别为最大厚度6.20m的轻亚粘土填土、中亚粘土填土层，卵石填土、碎石填土层，房渣土层，粉砂填土层；(2)新近沉积层。人工堆积土层以下分别为新近沉积的中亚粘土、重亚粘土层，淤泥层，粉砂层；(3)第四纪沉积层。新近沉积层以下部分分别为第四纪沉积的卵石层，细砂层；卵石层，细砂、中砂层，轻亚粘土、中亚粘土层，重亚粘土、粘土层；卵石层，细砂层，轻亚粘土、中亚粘土层；卵石层；卵石层；(4)侏罗纪沉积岩层。第四纪沉积层以下分别为侏罗纪的中等风化砂岩层，强风化砂岩层。3沉井施工3.1施工方案根据设计图和勘探现场，3#沉井在丰沙铁路路堤基底一侧，丰沙铁路路堤高为10m高路堤，3#沉井施工前沿沉井外壁2m沿铁路路基基底插打一排20m长间距400mm的钢管桩，钢管桩直径为￠250mm，插打深度为10m，以确保施工过程中不对路基产生不利影响，钢管桩分布情况见图1。3#沉井分4次制作下沉，每节制作高度自下而上分别为5m（包括刃脚）、5m、5m、5m，第一节沉井制作前开挖0.5m深与刃脚深形状一样的圆形沟，加固开挖基地、基壁，安置钢刃脚，外模采用钢模内模采用竹胶模制作，由于刃脚内臂采用钢板可直接作为模板，其余均采用竹胶模，沉井井壁混凝土方量约1603m3，其自重40008kn，靠重力下沉到位。图1钢管桩平面布置图及其尺寸单位：mm3.2沉井下沉考虑到对临近建筑构造物的影响，沉井下沉采用不排水下沉、泥浆套助沉，以抓斗取土为主人工为辅，如果下沉过程中地下水丰富时潜水员配合，在下沉过程中如果遇到大孤石采用风镐凿除与小爆破配合进行开挖下沉。（1）不排水下沉不排水下沉又称淹水沉井，即在下沉过程中井内有水(地下水与补给水)，利用井内水的压力制止泥砂从井底涌人，故挖土下沉时要注意及时补水，保持井内外水头差低于流砂层从井端涌人时的最小水头差。井内挖土方式可采用抓斗、空气吸泥机及水力吸泥机等，采用不排水下沉法施工沉井，应考虑以下几方面的施工条件：（1）当沉井在下沉的深度范围内有地下水，降水施工可能引起沉井周边建（构）筑物地基基础和道路的不均匀沉陷，从而导致建（构）筑物上部主体的倾斜。（2）在沉井下沉深度范围内，土层中存在着承压水隔水层，沉井下沉破坏隔水层，从而导致涌土、涌砂、冒水、位移、倾斜以及沉井在终沉阶段下蹿较快，继而可能越过设计标高，应向井内灌水。（3）沉井下沉系数及稳定系数是衡量是否采用不排水下沉法的两项考核指标。沉井下沉系数：（1）式中：—井体自重标准值（kn）；—下沉过程中地下水浮力标准值（kn）；—井壁总摩阻力（kn）；—下沉系数，一般取值范围宜在1.05-1.25。沉井稳定性系数：（2）式中：—沉井刃脚、隔墙和横梁下地基土反力之和（kn）；—稳定系数，一般取值范围宜在0.80-0.90。（2）泥浆套助沉工艺在沉井下沉过程中，为了减少沉井井壁的摩阻力，加快沉井的下沉速度，在沉井外壁四周设泥浆套护壁，如图2所示。其工艺流程：压浆管预埋→浆管接长→拌制泥浆→泥浆检验→压浆→清管→下沉完毕→泥浆置换。图2泥浆护壁沉井工艺图1、压浆管道预埋：第一节沉井下沉到位后，在底节井壁中均布12根￠30mm的管道，间距约3m，压浆管出口以45°伸出井壁，按照要求管道与沉井钢筋绑扎牢固，用高压水冲洗压浆管道，保证压浆管道畅通，冲洗完毕后用棉纱堵住出口，外封双面胶带。2、压浆后接高：底节沉井下沉到设计位置时，进行第二节沉井接高，第二节沉井接高同时将压浆管接高，接头处注意防止水泥进入，可采取螺丝套管连接的方式，接长时应保证压浆管垂直。3、泥浆配制：当沉井下沉遇到困难时启动压浆系统，泥浆拌制采用拌浆机拌制，泥浆采用优质松土或膨土制作，其性能如下：表1泥浆配制参数表4、泥浆检验：只有在拌制泥浆达到要求后方可压浆。5、压浆：用压浆机进行压浆，压浆管进浆口焊接特制的压浆接头与压浆机连接，压浆过程中泥浆应随拌随用，连续进行且与下沉尽量保证同步，压浆的压力随下沉深度加大，当泥浆从底部溢出时可适当降低压力，压浆压力如下表：