混凝土沉井在桥梁基础施工中的运用研究——以皖河农场漕河桥为例.pdf

安徽建筑 2 0 1 3 年第4期( 总 1 9 2期) 混凝土沉井在桥梁基础施工中的运用研究 Ap p l i c a t i o n o f Co n c r e t e Ca i s s o n i n Br i d g e F o u n d a t i o n Co n s t r u c t i o n 以皖河农场漕河桥为例 A Ca s e S t u d y o f Ca o h e B r i d g e i n W a n Ri v e r F a r m 汪 J 、 建 ( 安 庆 市 公 路 管 理 局， 安 徽 安 庆 2 4 6 0 0 4 ) 摘 要 ： 中小型桥 梁基础施工经常会因为b_ v - 作业面狭小， 施工环境 恶劣， 大型施工机具难以开展作业， 在高水位下各类围堰均不能达到 预期质量和效果， 为了有效解决桥梁基础施工问题 ， 文章以皖河农场 漕河桥为例， 介绍了小型混凝土沉井在此类桥梁基础施工中的具体运 用 。 关键词 ： 中小型桥梁； 基础施工； 混凝土沉井 中图分类号 ： U 4 4 5 5 5 * 7 文献标识码： B 文章编号 ： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 1 2 7 0 2 0 引 言 沉井基础是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种 型式， 是先在地表制作成一个井筒状的结构物( 沉井) ， 然后在 井壁的围护下通过从井内不断挖土， 使沉井在 自重作用下逐渐 下沉 ， 达到预定设计标高后， 再进行封底， 构筑内部结构。 由于技术上 比较稳妥可靠、 挖土量少、 对邻近建筑物的影 响比较小， 并且沉井基础埋置较深、 稳定性好、 能支承较大的荷 载， 混凝土沉井广泛应用于桥梁、 烟囱、 水塔的基础。本文以皖 河农场漕河桥为例 ， 介绍了小型混凝土沉井在此类桥梁基础施 工中的具体运用。 1 工程概 况 该工程位于皖河农场境内， 项 目由跃进桥、 漕河桥、 小王桥 三座桥梁组成， 桥间相隔 1 5 k m 。其中漕河桥位于灌溉用河渠 上 ， 周围是农田， 施工环境最为艰难。漕河桥全长 6 5 m， 桥面宽 9 m + 2 1 5 m， 基础为直径 1 2 m支撑桩 ， 上部结构为 3跨 3 X 2 0 m 预应力 T型梁， 二级路面标准。 由于是年底旱季 ， 河渠农业灌溉用水极为珍贵， 同时为保 证来年春耕不能排放。为不影响路面工程的尽快实施， 在筑土 围堰失败的情况下报请业主和监理工程师同意后， 设计变更决 定采用混凝土沉井进行基础施工。 2 方案设计 2 1 原土围堰加固填实 根据桥梁施工图纸设计桩位座标将沉井位放出。 原土围堰周围采用直径 1 5 e ra 一 2 0 c m木桩按 z型打人 ( 梅花桩) ，为保证木桩及原土围堰的整体稳定性，各桩采用 1 0 m m钢筋和 8 m m铁丝进行相互连接。 采用草袋土、 狗头石， 将原土围堰内部周围( 沉井位置外 围) 逐层充填， 压实。 将沉井位采用砂石和土混合充填 ， 人工逐层夯实。 收稿 日期： 2 0 1 3 0 5 2 0 作者简介： 汪小建( 1 9 7 0 一 ) ， 男， 安徽安庆人， 工程师。 混凝士的设计强度( MP a ) 与参数 表 1 2 _ 2施工平台开挖 边坡开挖前 ， 调查坡面周围的排水情况 ， 合理布设排水系 统， 使坡面内的水能迅速排出坡面， 同时防止线路外的水流人 坡面， 保证坡面稳定。 2 3混凝土沉井参数计算 混凝土 ： 底节沉井采用 C 2 5 ； 其它各节采用 C 2 0 。混凝土的 设计强与参数： 混凝土的设计强度与参数见表 1 。 钢材： A 3 钢筋： R e = 2 4 0 M P a ； A 3 钢板： 8 , = 1 4 5 M P a ， r = 8 5 M P a 2 3 1 沉井高度计算 根据冲刷计算和最低水位要求 ，以及按地基土质条件、 地 基承载力要求沉井底面位于弱风化基岩层一定深度为宜， 故定 出沉井顶面标高为 1 2 5 7 m， 沉井底面标高为 1 2 2 2 m， 亦即沉井 所需的高度 日为： H=1 2 5 7 1 2 2 2 = 3 5 m 考虑到施工期间的水位情况，底节沉井高度不宜太小 ， 所 以底节沉井高取为 1 5 m， 第 2节高度取为 2 0 m。 2 3 2 沉井平面尺寸计算 考虑到桥墩形式为独柱，沉井规格采用 4 m4 m矩形设 计。 井壁厚度： 底节取 0 2 m， 第 2 节厚度为 0 4 m， 中间支撑壁厚 为 0 4 m。刃脚踏面宽度采用 0 1 m， 刃脚高度为 O 5 m， 刃脚内侧 倾角为： t a n # =- I 9 9 ( 1 6 0 1 ) = 1 3 2 6 6 7 0 = 5 2 。 5 9 1 3 7 4 ” 4 5 。 2 3 - 3 沉降系数计算 底节沉井自重 混凝土重度： 7 l = 2 5 k N m 体积： V l= ( 4X 4 3 8 x3 8 ) 1 5 + ( 3 8 0 4 ) X1 0 = 3 8 6 m3 自重 ： Ql= 3 8 6 X 2 5 = 9 6 5 k N 第 2节沉井自重 混凝土重度 ： Y 2 = 2 5 k N m 3 体积： V 2 = ( 44 3 63 6 ) X 2： 6 0 8 m 自重： Q 2 = 6 0 8 X 2 5 = 1 5 2 k N 由于沉井面积较小， 其他参数均忽略不计。 3 混凝 土沉井施工 3 1 沉井模板支立 沉井模板采用定型组合钢模板钢模。 沉井采用 4 m X 4 m正 岩 土 工 程 与 基 础 处 理 安 徽 建 筑 国 匡 2 0 1 3年第 4期( 总 1 9 2期 ) 安徽建筑 岩 土 工 程 与 基 础 处 理 安 徽 建 筑 U 方形， 由于模板边长较长， 在水压较大两侧壁间设一道支撑梁， 以增强混凝土沉井侧壁的抗水压力能力。 3 _2钢筋的安扎 按设计图纸尺寸及 公路桥涵施工技术规范 的严格控制 ， 尽量不挤压模板， 减少模板受力， 并且在尽可能的情况下 ， 把钢 筋制成大片， 采用吊装成型， 加快施工的进度。 3 3模板的拆除 当第一节刃脚部分混凝土强度达到 2 5 MP a以后，方可拆 除模板 ； 当混凝土强度达到 8 0 设计强度时， 方可拆除隔墙底 面、 刃脚斜面的支撑支模板。 首先从隔墙中部向两边拆除， 然后 在从刃脚处拆垫木时， 采用分区、 依次、 对称、 同步进行 ， 以防只 拆一侧， 致使沉井下沉产生倾斜现象； 拆垫木之前应先挖去垫 木下的砂土， 挖的深度以能把垫木抽出为宜，谨防深挖 ， 在抽除 几组垫木出现空挡后， 即应回填砂土， 并且夯实， 防止沉井下沉 倾斜。 3 4沉井的接 高 当沉井下沉到地面 1 0 m左右时，减缓下沉速度进行调 整， 当其高度高于地面 0 2 m时， 开始接高沉井。 沉井接高前， 刃脚部分必须与基坑底部全部接实， 不能出 现沉井悬空部分， 必要时在刃脚斜面加设支撑， 以防沉井在接高 时突然下沉， 使新灌混凝土产生裂纹。 每节沉井的竖向轴线与第一节重合， 保证外壁竖直平滑， 减少下沉 阻力 。 接高沉井前， 必须将前一节混凝土顶面清洗干净。 3 5沉 井下沉方式处理 由于填充的土质松软，可在中部用人工向下深挖 3 0 e ra左 右， 并逐渐向沉井四周均匀扩挖， 到距刃脚 0 8 m时， 可分层挖 刃脚下的土台， 当沉井下沉后 ， 再重复以上作业。 4 沉井施工安全控 制要点 沉井施工作业中， 严格技术交底， 安全交底。 采取有效的安全措施 ， 防止沉井下沉时对周围环境的影 响， 充分考虑到周边易被影响的建筑物， 如农 田、 堤坝 、 土围堰 本身等稳定性是否有影响。 沉井施工前 ， 应检查机具设备是否完好， 并搭好脚手架、 作业平台， 并保证其牢靠， 平台四周设置栏杆， 高处作业和险要 的空隙处 ， 均应设安全网。 沉井的内外脚手， 如不能随同沉井下沉时， 应和沉井的 模板、 钢筋分开。井字架、 扶梯等设施均不得固定在井壁上， 防 止沉井突然下沉时被拉倒。 沉井顶面设置安全防护围栏 ， 沉井主体与其他施工物件 不可直接联系， 还必须设置一定安全距离。 沉井内、井上的抽水机等电器电路应使用防水胶线， 安 装漏电保护装置， 以防止触电。 5 结论 本文以皖河农场漕河桥为例 ， 介绍了小型混凝土沉井在此 类桥梁基础施工中的具体运用。通过小型混凝土沉井的施工。 不但解决了复杂环境和高水位桥梁基础施工的难度， 还大大降 低了工程成本， 节约了工时， 更是极大的保证了工程的进度。 参考文献 【 1 】 G B 5 0 0 1 0 - - 2 0 1 0 ， 混凝土结构设计规范 s 】 北京： 中国建筑工业出 版社 ， 2 0 1 0 2 12 G B 5 0 2 0 4 2 0 1 1 ， 混凝土结构工程施工质量验收规范 s 】 北京： 中国 建筑工业 出版社 ， 2 0 1 1 【 3 】 J T G T F 5 0 2 0 1 l ， 公 路桥 涵施 工技术 规 范【 S 】 北 京 ： 人 民交通 出版 社 2 0 1 1 4 张凤祥 沉井沉箱设计、 施工及实例 M E 京： 中国建筑工业出版社， 2 O1 O f 5 周申一 沉井沉箱施工技术【 M 】 北京： 人民交通出版社， 2 0 0 5 【 6 李凤明 浅谈异型钢筋混凝土沉井施工技术的应用们 山西建筑， 2 0 1 I ( 1 8 ) jk 窖 夸 - 夸 j 夸k jkr 夸 业夸 ； e r ， 奎 k ， 9 kr ， 夸 业 壹 毒 夸； t 一 窜 毒k， ， 奎 夸 ， j 夸 夸k ， 9 ， 业 业jk ， 业j 奎 ( 上接 第 1 1 5页) 效， 还应二次布灰后碾压。 到要求压实度。 出现“ 二次布灰” 情况 ， 为了保证石灰土的强度能够满足 要求， 不得不再次加灰， 随着灰剂量的增加， 施工层实际干密度 相对变小， 这时候如果再用原来的标准密度， 就可能造成压实 度不够的“ 假象” 。 试验证明含灰量每增加 1 ， 则压实度相应降 低 0 5 0 8 ， 这在施工时值得注意。 3 5灰土基层缩裂 3 5 1 现象 灰土基层碾压 自身强度不达标、 发生缩裂现象， 破坏板体 结构 ， 还会反射到上面层 ， 直接影响工程整体质量。 3 5 2原因分析 未在其最佳含水量时碾压。 碾压工艺不正确。 碾压后养护不及时。 3 5 - 3治理方法 碾压时应在灰土接近最佳含量下进行， 摊铺好的灰土应 争取当日碾压完毕。 每层摊铺的厚度不宜超过 3 0 0 mm， 碾压 46遍可达到 要求的压实度。 灰土的找平工作应在碾压 1 2 遍后即细致检查平整度 和高程， 找补时应将原表面翻松 8 0 mm1 0 0 m m， 然后再填补新 灰土， 整平后压实。 达到表面坚实平整， 无起皮、 波浪等现象， 达 灰土碾压完毕后必须保持一定的湿度 ， 并持续 5 d 7 d ， 避免发生缩裂和松散现象。 4 灰土施工不利季节的合理安排 石灰土应尽量避免在不利季节施工 ，不宜安排在雨季施 工 ， 降雨时应停止施工 ； 施工应避开夏季 3 5 以上高温天气 ， 尽可能利用早晚有利时段 ，充分利用土的天然含水量快速施 工；施工气温应不低于 5 ，并最好在第一次冰冻来临之前 1 个月完成或结束施工 ， 否则成型的灰土表层会被冻坏， 其强度会 大打折扣。 在不利季节， 对于未施工完的灰土 ， 特别是最后一层灰土， 不应强行施工， 而应把素土给备上 ， 整平稳压， 这样可以保护下 层已施工好的灰土“ 安全过冬” ， 同时也为来年施工做一些准备 工作， 否则可以说费工费时又费钱。 参考文献 1 王燕 城镇道路工程常见质量问题及处理 3 0 0 例【 M 】 天津： 天津大 学 出版社， 2 0 1 1 2 2 张晓战路基路面工程施工【 M 】 合肥： 合肥工业大学出版社， 2 0 1 0 虽