铜陵长江大桥3#主墩沉井基础吸泥下沉施工技术

   铜陵长江大桥3#主墩采用圆端形沉井基础,下端平面尺寸62.4m×38.4m,顶端平面尺寸64m×4m,沉井总高度68m。本文主介绍了该沉井空气吸泥下沉阶段的施工技术。
  关键词沉井基础 吸泥下沉施工技术 桥梁施工
  中图分类号U445.4 文献标识码
   Construction Technology for Sinking about large
  Sunk Well Foundation for No. 3 Main Pier
   of Tongling Changjiang River Bridge
  Wang Li-zhong
   (The 2nd Engineering Co., Ltd., China Zhongtie Major Bridge Engineering Group, Nanjing 2115, China;)
  Abstract The foundation of No. 3 main pier is a huge sunk well which the size of bottom plane is 62.4m×38.4m, the size of top plane is 64m×4m, and the overall height of caisson is 68m. This article introduces the construction technology for the sinking method by pumping mud of this large sunk well.
  Key words sunk well;sinking method by pumping mud; construction technology; bridge construction
  
  
  1工程概述
  铜陵长江大桥3#主墩采用圆端形沉井基础,下端平面尺寸62.4m×38.4m,顶端平面尺寸64m×4m,沉井总高度68m,上部为18m高钢筋混凝土沉井,下部为5m高钢沉井。沉井顶标高为+6.m,底标高为-62.m,施工期水深在4m左右。3#主墩沉井基础结构图详见图1。
  
  图1 沉井结构图
  2地质和水文条件
  
  
  2.1 地质
  3#墩沉井区域施工期间河床面高程约-32.5m,各岩土层工程特性自上而下简介如下
  粉砂灰黄色,饱和,松散状,成份以石英、长石为主,少量云母,质较纯,层厚约8.2m。
  细圆砾土灰色、灰黄色,饱和,密实状,含5~75%卵砾石;卵石成份以石英砂岩为主,磨圆度中等;粉细砂充填为主,少量中粗砂、粘性土充填。呈层状分布,层厚约13.6m。
  粉质黏土灰黄色、灰色,硬塑状,质不均夹
  粉土、粉砂薄层,顶部杂植物根系;主呈层状分布于无为岸覆盖层中上部,层厚约5.6m。
  细圆砾土同上细圆砾土介绍,层厚约14.1m。
  2.2 水文
  墩位所在河道属于感潮河段,水位受长江径流与潮汐双重影响,主受长江径流控制,一般每年5~1月为汛期,11月~次年的4月为枯季,水位每日两涨两落,为非正规半日潮型,潮差3cm左右,水位年内变幅较大。
  根据水文观测资料,历年最高水位为14.7m,历年最低水位1.25m,多年平均水位6.75m;桥址断面2年一遇洪水水位12.1m,1年一遇洪水水位为11.55m。
  
  3沉井下沉施工总体方案
  在钢沉井定位、着床,钢沉井井壁混凝土填充以及18m高钢筋混凝土沉井接高完成后,在沉井上安装施工平台、走道及龙门吊机、吸泥机,铺设风管、水管等设备和设施,采用空气吸泥机吸泥,使沉井下沉至刃脚标高-62.m。
  4主施工机械设备的配备
  空气吸泥下沉施工的顺利与否,除与土层地质、下沉深度及沉井本身的类型有关外(如是否为重力式沉井),合理的配备机具设备,同样是左右沉井下沉的关键因素。空气吸泥下沉涉及到的主机具设备有塔吊、龙门吊机、空气吸泥机、空气压缩机、储气罐、高压射水设备、补水设备等。
  4.1 起重设备
  龙门吊机为沉井空气吸泥下沉时的升、起落和移动吸泥机的主起重设备。3#主墩沉井顶共布置有2台25t·m的塔吊、6台2t的轨道式龙门吊机和一艘1t浮吊。塔吊布置在沉井井壁上,龙门吊机轨道沿沉井横隔墙布置。塔吊主用于井顶移动门架的安装及拆除、移动门架施工盲区的起重作业。龙门吊机起吊空气吸泥机可在井孔内纵横及上下移动,达到隔仓内任意位置,使沉井吸泥纠偏工作处于最佳状态。
  4.2吸泥机配备
  空气吸泥机的型号一般以吸泥管的内径φ(mm)大小来确定。本项目根据沉井需吸泥下沉的深度,结合工地现有材料、配套设备的情况,选用内径为φ273、φ351、φ426型的空气吸泥机,分别制作4套、6套、2套,覆盖沉井各个井孔,便于吸泥操作时各井孔间的转换。
  4.3 供风系统
  供风设备采用14台23m3/min的空气压缩机,布置在沉井南侧的铁驳上,最多开启12台空气压缩机,另外2台备用,每2台配备1个1m3储气罐,共6个储气罐。通过布置在沉井顶上的φ351×8mm供气管主管,向各吸泥点供气。最多开启6台吸泥机。
  4.4 沉井补水
  在离沉井刃脚踏面34m、44m高位置的沉井井壁、隔墙上预埋连通管,确保各井孔之间水头高度、各井孔水位与长江水位高度一致,井壁位置预留封堵的法兰接头。
  4.5 施工用电
  空气吸泥下沉阶段施工用电量最大,吸泥机及供风设备最大用电量约16kW,高压射水设备、起重设备等最大用电量约9kW,共需配备25kW的电源接口,由4×63KVA变压器转换后通过水下电缆输送到驳船,通过开关箱再供给到各台设备使用。
  5沉井吸泥下沉施工
  5.1施工流程图
  
  图2 施工工艺流程图
  5.2下沉吸泥顺序
  在吸泥机及管路安装布置完毕且各机械设备调试正常后,井孔内由连通管自动补水,保持与长江水位高度一致。启动空气吸泥机将泥浆吸出。
  整个沉井按照先核心区、后周边区的顺序取土吸泥。单个井孔吸泥顺序按照先中后边、对称吸泥的方式进行。在靠近刃脚的区域应控制取土吸泥深度,防止发生涌砂现象。共布置12套吸泥机,每个井孔布置一台,其中φ426吸泥机2台,φ351吸泥机6台,φ273吸泥机4台将沉井大体分成Ⅰ、Ⅱ两大区域(虚线范围),吸泥时从Ⅰ区开始,向两侧对称扩散。吸泥分区如下图所示。其中A井孔布置φ426吸泥机,B井孔布置φ351吸泥机,C井孔布置φ273吸泥机。
   图3沉井吸泥分区示意图
  5.3 吸泥主操作方法
  (1)沉井外刃脚边一般保留2m宽左右的土堤,使沉井在外刃脚处挤土下沉,以减少对井周土体的扰动程度。只有当沉井中部土体全部吸除而还不下沉时或纠偏时才适当吸除外刃脚处土体。
  (2)当沉井倾斜很小时,各井格内土面高差控制在1m以内,使沉井保持均匀垂直下沉。
  (3)沉井井格中部锅底深度,一般控制在2m以内。锅底过深则易产生突沉,使沉井下沉量和倾斜度无法控制,同时井外土体也易塑流入井,引起井周地面过多沉降。