水下混凝土封底作业指导书

松花江大桥项目经理部

水下混凝土封底作业指导书

版本：第一版

修改码：【0】

编制：

审核：

批准：

执行日期：二OO六年十月

水下混凝土封底作业指导书

松花江大桥全桥有12个承台，35＃、36＃、37＃、38＃主墩采用整体式基础； 34＃、39＃过渡墩采用分离式基础，有4个承台；两侧桥台同样采用分离式基础，有4个承台，全桥共12个桥台。36#、37#承台位于水中，采用下沉双壁钢围堰后进行水下混凝土封底，抽水后进行承台混凝土施工。

一、方案设计

围堰下沉完毕，对围堰内河床按方格网坐标分区域逐块吸泥，将泥砂清理干净，由潜水员下水逐块、逐片检查，测量标高达到施工要求后，方能浇注水下封底混凝土。在各阶段施工时均要注意围堰内外的水面高差平衡，防止出现翻砂现象。封底前由潜水员对承台的各桩桩头进行清理确保封底混凝土和桩基良好连接，增强封底混凝土的抗压能力减少封底混凝土的厚度。

确定单导管首批混凝土量：

漏斗和储料斗的容量(即首批混凝土储备量)

应使首批灌注下去的混凝土能满足导管初次

埋置深度的要求。如右图所示，钻孔灌注桩漏

斗和储料斗最小容量可参照下式计算。

V≧πd2h/4 ＋ (H c/3)πD2/4

式中：V－首批混凝土所需数量，m3；

h－井孔混凝土面高度达到H c时，导管内混凝土柱平衡导管外水(或泥浆)压所需要的高度，即h≧H WγW/γc ，m

H c—灌注首批混凝土所形成混凝土圆锥高度， m；

H W－导管底到水面高度，为(H0－0.4)m；

D－首批封底混凝土形成锥圆直径，通常取5~6m；

d－导管直径，m；

γW—水容重,取10KN/m3

γc—混凝土容重,根据试验室试验取，一般取24KN/m3

H0－水面到围堰底高度，m。

经计算，选37#最深水位17m，导管直径为0.3m，首次形成混凝土底圆直径为5m，则首批混凝土方量6.36m3，可满足施工需要。

二、确定封底混凝土厚度其标号：

用渗流理论来验算砂性土层基底的稳定性：当围堰基底为砂性土层时，即可用其所长围堰内外的水头高差和土面高差来验算基底土层的稳定性。由于此施工方案中，围堰壁是直接打入承力层的，土面高差所带来的压力差最大值为5m，考虑水头差所带来的压力差即可。在施工后封底混凝土后，钻孔桩提供一部分抗拔力，在验算过程中，为了更安全，不考虑钻孔桩提供给基底的抗拔力的影响，故其结构如下图所示。

当堰内外水压力差为h w时，安全系数应大于1.25，即：

F=γs h s/(γw h w)>1.25

式中：γs---堰内基底土饱和容重

h s---堰内基底土厚度

γw---水容重

h w---水头差，内外水头高差取最大值14m

基底土采用混凝土进行封底，其容重为240KN/m3，砂的容重为20 KN/m3。则要达到安全要求，其最小封底混凝土厚度h s=1.25×(10×14+20×5)/240=1.25m，故封底混凝土厚度超125cm时，其基底土层就达到稳定。

封底混凝土的具体强度要根据其抗折强度进行具体计算而定。

封底混凝土受力可简化为四边简支的面板

根据最大弯矩公式查得，最大弯矩系数为M x0的系数为0.0829，围堰内封底混凝土所需最大抵抗弯矩

M x=0.0829×K×P×L x2=0.0829×10×10×14×14.12=23074KN·m 砼所需抗折强度σ=M x/W=23074/5.287=4.3Mpa

式中W=Bh 2/6=14.1×1.52/6=5.287m 3

根据试验数据查得，封底砼标号C30就可以达到施工要求。 施工封底混凝土时，根据上述计算结果，为了安全起见，采取用4m 厚的C30砼对围堰进行封底，在刃脚处采用2m 厚的C30混凝土，形成一锅底坑形状。

三、施工措施：

经计算围堰的最小封底混凝土厚度为2米，采用多次性布设导管法，如下图所示，为了确保封底混凝土的质量，每个承台单侧同时布置14根导管，由外圈向中间、地形上从低处往高处的顺序剪球。灌注前，派专人检测储料情况、导管下放情况，在后的施工中要随时检测报告。灌注过程中，要设专门班组来控制混凝土浇注的高差，密切注意混凝土的扩散，不允许先剪球的导管混凝土扩散到未剪球的导管位置；在导管浇注混凝土时，严格防止附近未浇导管进入混凝土，导围堰封底导管平面布置图

导管

导管浇注砼界线

钻孔桩

单位：cm

管停注间隔时间不宜≥30min。灌注一次灌注到位，封底后采用长轴振捣棒对底层混凝土进行整平振捣。浇注时，控制混凝土高差小于1m，浇注完毕，总体平面控制高差应小于50cm。封底混凝土采用C20水下混凝土，适量加入缓凝剂，坍落度控制在18-22cm。混凝土在拌和站集中拌制，泵送至导管的料斗。封底混凝土顶面标高与承台底标高平齐。

四、水下混凝土浇筑施工设备

水下混凝土浇筑设备表

五、质量标准

1、基本要求

⑴混凝土所用的水泥、砂石、水外掺剂及混合料的质量和规格应符合有关规范的要求，按规定的配合比施工。

⑵围堰清基应符合设计要求。清基完成并检查合格后，方可浇筑水下混凝土封底。

⑶混凝土必须按水下混凝土的操作规程一次浇筑完成，在围壁处不得出现空洞，不得漏水。

2、实测项目

钢围堰封底混凝土实测项目

3、外观鉴定

封底混凝土顶面应保持平整。不符合要求减1~3分。

六、安全措施

1、松花江大桥桥址上游共有5座桥，这5座桥的最大孔径为90米，本桥的最大孔径为138米，距滨北铁路桥仅2公里，且桥位处主河道较宽近400米，大面积冰排都可以平稳通过，所以本桥位处的防冰排压力并不是很大。但防冰排工作也不可忽视，在便各墩位及围堰的上游均要采取必要的防冰措施。

2、施工过程中在流冰期（每年的4月1日至4月20日）派专人密切观察流冰情况，并在上游架设过江缆绳用于导向小船人工疏导冰排，同时准备小型炸药包如发现过大冰块或发生冰排拥塞河道时可在冰面进行爆破。

3、在围堰上游打入钢管桩并和围堰外侧的导向钢管桩相连，成三角形布置（布置形式见图纸），钢管桩打入河床深4米。以减轻冰排或汛期漂浮物对围堰的撞击。