朔黄铁路黄大铁路公司 山东东营 257091
摘要：本文以黄大铁路黄河特大桥117#墩深水基础双层钢板桩围堰施工为例，从围堰封底混凝土厚度计算和封底混凝土施工组织方面介绍双层钢板桩围堰封底混凝土设计与施工技术，并提出施工中的主要控制技术要点和施工注意事项，为类似工程提供借鉴。
关键词：围堰 钢板桩 封底混凝土 设计与施工
1、工程概况
1.1主桥概况
1.1.1主桥概况
主桥桥长1183.34m，包括跨河主桥一联（120+4×180+120）m连续钢桁梁，以及跨越黄河大堤引桥两孔108m钢桁梁。其中有3个主墩在主河道内，最大承台为整体式承台，长17.25m、宽26.75m、高3.6m；承台底标高为2.963m，承台顶标高为6.563m。
1.1.2水文条件
黄河特大桥主桥（DK133+627.58～DK135+279.40）桥址处的地表水发育，为黄河河水，地下水为第四系潜水，主要赋存于第四系冲积、海陆交互沉积的粉质粘土、粉土中，地下水位埋深1～3m，主要受大气降水补给，地下水水质较复杂，上部受黄河水影响为淡水，水质较好，对圬工无侵蚀性，约为10～15m左右，下部以咸水为主，矿化度较高，深部取水样较为困难，根据水质分析报告，综合考虑地下水对圬工具有硫酸盐弱侵蚀性，等级为H1。黄河每年有四汛，黄河下游汛期主要是伏秋大汛和凌汛。黄河凌汛期为每年12月～次年2月份。伏秋大汛期为6～8月份进入雨季，汇入黄河水量增加形成汛期。2013年打渔张站测得黄河伏秋大汛期最高水位为14.42m（黄海高程），最大流量4390m³/s。
1.1.3气象条件
本地区属暖温带亚湿润季风气候，受海洋气流影响明显，其主要特征是：春旱多风，夏热多雨，冬季干冷，四季明显，年平均气温12.7～12.9℃，极端最高气温40.9℃（1968年6月11日），极端最低气温-20.9℃（1972年2月7日），最冷月平均气温-3.2℃，最热月平均气温26.6℃，年平均降雨量529.3～582.1mm，年平均蒸发量1849.5～1870.9mm。平均风速2.7～3.2m/s，最大风速38.3m/s。最大积雪厚度24cm，土壤最大冻结深度60cm。
1.1.4工程地质
桥址范围内地形平缓开阔，根据钻探揭示地表以下80m范围内，地层以粉质黏土、粉土为主，没有良好的天然基础持力层，桩尖持力层宜在第四层上更新统海陆交互沉积（Q3mc）或第五层中更新统海陆交互沉积（Q2mc）的粉质粘土、粉土、粉细砂层中。
2、围堰封底厚度的设计
经水文调查，确定最高施工水位为14m，河床面标高按10.063控制，计算水深为3.937m.设计桩基直径为1.8m，共24根，布置为6（横向）×4（纵向）；桩间距4.75m。桩基钢护筒采用1.2cm厚钢板卷制而成，直径为2.1m。封底厚度首先计算钢围堰自身抗浮力，再计算钢护筒摩阻力，然后对封底混凝土弯曲应力进行分析。
桥墩概况
2.1、抗浮力计算
（1）按1m厚封底厚度计算封底后总浮力：
F=ρgV=3.937×10×（20×30-0.9²×3.14×24）=21218.8（KN）
（2）钢围堰加封底混凝土总重量：
G1=4914+24×20×30×1=19314（KN）
（3）钢护筒摩阻力：根据相关文献研究结果，封底混凝土与桩基钢护筒之间的握裹力系数一般取0.15-0.2MPa，本设计采用0.15MPa即f=150KN/㎡，钢护筒直径为D=2.1m，计算钢护筒和封底混凝土握裹总面积为S=24×2.1×1=50.4㎡，总握裹力G2=50.4×150KN=7560KN
（4）总抗浮力：G=G1+G2=19314+7560=26874＞21218.8KN
2.2封底混凝土弯曲应力检算
封底C30混凝土采用madis civil建立梁单元模型进行分析计算：按简支梁梁长×宽×高=(4.75×1×1)m，计算得出：厚度为1m的封底混凝土所受最大拉应力为0.42MPa，小于规范要求的0.55MPa，满足要求。
3、封底混凝土施工工艺流程
3.1 混凝土性能要求
（1）混凝土拌合物的和易性好，不泌水，不离析，可泵性好，流动性好，扩展性好；要求在水下基本属于自流平状态，流动半径不小于5m。
（2）要具有不小于30h的初凝时间（根据浇筑速度确定）。
3.2 混凝土配合比
按C30水下混凝土配制（按水下混凝土配制提高一个等级的原则），塌落度以18-22cm为宜，缓凝时间大于30h；符合泵送要求，且流动半径至少达到5m，严格控制混凝土原材料质量，砂石料的规格及级配要合理。经过多次试验设计混凝土配合比，按照配合比进行拌置测定数据：缓凝时间为31h，坍落度为21cm，岸上扩散半径6m。根据测定结果，证明配合比完全满足施工要求。
3.3封底厚度
把封底混凝土分两次进行浇筑，第一层浇筑完成之后待强度达到2.5MPa之后进行排水施工，在第一层封底混凝土上面根据出现冒泥的数量及位置安放渗水管（数量根据泉涌情况适当增减），渗水管安装完成之后上面满铺塑料布，铺设完成之后浇筑第二层封底混凝土，利用渗水管减压排除，最后的水汇集到集水沟之后由水泵抽走。
封底之前的泉涌现象
3.4浇筑时间及浇筑设备的确定
（1）拌合站每小时生产50方，需要12h，考虑其他一些因素，按15h浇筑完成估计。
（2）配备5台9方混凝土运输车，1台混凝土输送泵，一台汽车吊。
3.5封底混凝土浇筑注意事项
（1）浇筑时从一侧向另一侧逐步推进一次性浇筑到位，总的原则为由低处往高处。
（2）随时测量并记录各测点高度，并严格执行交接班制度。
（3）测量最终标高，一定仔细分辨浮浆和混凝土面，既要保证封底混凝土厚度达到设计要求，又要严防超灌或欠灌。
4、结束语
黄大铁路黄河特大桥117#墩钢围堰尺寸为20m×30m，施工水深为3.937m，对其进行封底混凝土施工，混凝土方量较大，持续时间长，再加上施工场地狭小等条件限制，施工较为困难，本文从封底混凝土施工步骤方面对封底混凝土的厚度设计、混凝土施工工艺进行阐述，总结分析了大直径深水钢围堰混凝土封底施工的一系列技术，对同类型的工程施工具有很好的借鉴意义。
参考文献
[1] TB10002.3-2005《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》
[2] TB10017-99《铁路工程水文勘测设计规范》
[3]《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203-2008）
论文作者:许艳开
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/15
标签：封底论文; 混凝土论文; 围堰论文; 黄河论文; 厚度论文; 标高论文; 汛期论文; 《基层建设》2018年第17期论文;