中交二航局第四工程有限公司 江苏镇江市 212137
摘要：本文主要介绍空气幕在镇江某跨长江公铁两用特大桥超大沉井下沉施工中的应用。
关键词：超大沉井；空气幕；辅助下沉；特大桥
1.前言
空气幕即在下沉结构物外壁内敷设管道，按照一定间距设置向外排气孔，通入压缩空气经排气孔向井壁外喷出，空气沿井壁上升使沙土液化、黏性土形成薄膜泥浆，从而减小土层与下沉结构物外壁的摩阻力，提高下沉系数。
目前空气幕广泛应用于中、小型沉井基础下沉施工中，但在超大型沉井基础下沉施工中的应用尚属首例，本文主要介绍空气幕在超大沉井基础下沉施工中的成功应用。
2.工程概况
2.1沉井结构
镇江某跨长江特大桥为公铁两用钢桁梁结构悬索桥，主跨1092m。北锚锭沉井基础长100.7m、宽72.1m、高56m，为目前世界上陆地最大沉井。沉井总计共分10节，第1节为钢壳混凝土沉井、高8m，第2至第10节为钢筋混凝土沉井，沉井顶面标高为＋1.0m，基底标高为-55.0m，基底置于砂层中。
沉井采用矩形截面，标准壁厚2.0m，隔墙厚1.3m，中间共设置48个（10.2×10.9）m的矩形井孔，沉井结构见图2-1。
2.2工程地质
沉井位于冲击平原区，地形较平坦，地表主要为鱼塘及蟹塘，塘埂道路处表层覆盖层有厚度不等填土，填土以下土层依次为②2淤泥质粉质粘土、②2-1粉砂夹粉土、②3粉砂、②3粉细砂、②4粉细砂、③1粉细砂、③2粉细砂。下伏基岩为石英闪长斑岩，基岩顶面标高在-54.6~-63.7m，岩面倾斜角约5°。土层地质分布见图2-2。
图2-1沉井结构图 图2-2土层地质分布图
2.3沉井接高下沉思路
沉井分三次接高，三次下沉，具体组合情况见下表。
3.空气幕的应用
图3-3气龛布置示意图
竖向排气管随着沉井的接高一直延伸到沉井顶面，每层接高施工时，竖向排气管都要进行编号识别，防止错用。沉井接高施工过程中要安排专人保护竖向排气管，防止异物掉入堵塞排气管。
空气幕风压应大于最深喷气孔处的水压力加送气管损耗，一般可按最深喷气孔处理论水压的1.4-1.6倍考虑。沉井下沉到位时最底层水平管道标高为-46.5m，地下水位取+1.0m，则最大气压为760kN/m2。施工中选用气压为1Mpa， JG-150A型，供气量为24m3/min的空气压缩机，每台空压机供两个区。
3.3空气幕的使用
3.3.1气管连接安装
每个气幕区设置一个集气箱，集气箱设置一个进气管接头,10个分气管接头，接头采用球阀控制，并在分气管上标明区号及层号方便使用时区分。
图3-4空气幕管路图片
3.3.2空气幕的运行
空气幕使用前，应先井内取土，在保证刃脚一定的土体埋深情况下尽量多取土减小沉井底部土体抗力。根据沉井姿态确定开启气幕的区域及先后顺序，每区开启应按照从上往下的顺序进行，每层间隔1min左右，气幕全部开启一段时间后下沉趋于稳定，当3min累计下沉量不足10mm时关闭气幕。气幕关闭时应按照从下往上的顺序分层关闭供气管球阀，同时，缓慢减弱供气气压防止气压突然减弱形成负压出气孔吸入泥沙造成管道堵塞。
本工程实际施工过程中，每次空气幕使用从开始至关闭的时长约为25min。使用情况为：第一层开启至全部开启时长10min，快速下沉时长5min，下沉稳定观察3min，气幕关闭时长7min。
3.3.3空气幕使用注意事项
（1）空气幕供气管应选用密封性较好的球阀控制开关，关闭气幕时，球阀可以封闭管道中空气使出气孔内外压力平衡防止孔道堵塞。
（2）空气幕使用时，每区集气箱及对应的空气压缩机应分别安排专人操作，使用前进行详细交底，避免因操作不当造成气幕损坏。
（3）每次气幕使用完成后，安排专人看护集气箱，严禁不供气的情况下开启球阀使管道内外压力失衡，造成气孔堵塞。
（4）气幕严格按照从上往下的顺序开启，按照从下往上的顺序关闭。
（5）气幕开启后，应实时监控沉井姿态及下沉情况，及时调整各区域气幕的状态，保证沉井同步下沉。
（6）压气时间不宜过长，沉井下沉缓慢后及时关闭气幕。
4.空气幕应用总结
4.1空气幕使用效果
本工程第三次沉井不排水下沉高度25m，2017年9月25日开始下沉，2017年11月8日下沉完成历时45d较计划提前15d；2017年10月25日首次启用空气幕助沉至11月8日下沉到位，15天时间开启空气幕23次，平均每次下沉量为40cm；沉井下沉到位时，沉井平面位置及平面高差均满足规范及设计要求。
4.2空气幕使用优点
结合本工程实际使用情况，空气幕助沉措施和高压射水、降水减浮、井外取土等助沉措施相比具有如下优点：
（1）经济，空气幕使用材料简单，材料投入量小，且安装方便安装费用小；空气幕所用设备及供气管和空气吸泥设备相同，不需要另购节省开支，且供气管道可直接采用空气吸泥的供气管不需要单独布设节省人工。
（2）操作简单，空气幕使用方便不需要动用大型设备及大量人员，实际操作过程只需要开关空气压缩机及控制球阀，不需要专业人员。沉井姿态调整时，只需要开启相应区域的空气幕即可。
（3）高效，每次开启气幕时长约为25min，下沉量40cm，助沉效果明显极大的缩短工期。
（4）适用性强，空气幕适用各种土层地质条件，且对施工场地要求较小。
（5）安全、环保，使用空气幕助沉对周围建筑物、地下水系影响小，施工人员在井上操作平台操作，安全风险较低；空气幕使用压缩空气助沉对周围环境影响小。
5.结语
空气幕助沉措施在本工程实体中成功应用，说明空气幕助沉措施适用于超大沉井基础下沉施工；也为同类施工积累了宝贵经验，为我国桥梁事业的发展起到极大的推动作用。
参考文献
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《新建铁路连云港至镇江线五峰山长江大桥工程定测工程地质勘查报告》（2015年11月）；
论文作者:鲁言,王通
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/13
标签：沉井论文; 空气幕论文; 桥涵论文; 气管论文; 土层论文; 球阀论文; 气孔论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;