桥梁沉井基础下沉施工及预防偏斜的措施

文章编号:1004—5716(2004) 09—0164—02中图分类号:U4451557　文献标识码:B

桥梁沉井基础下沉施工及预防偏斜的措施

娄廷志

(中铁十六局集团第五工程有限公司, 河北唐山063000)

摘　要:介绍西安至南京铁路线桥梁沉井基础下沉施工技术及预防偏斜的措施。关键词:桥梁; 沉井基础; 下沉施工技术; 预防偏斜; 措施　　在西安至南京铁路桥梁施工中, 其基础类型较多, 如明挖、挖井、挖孔桩、钻孔桩、沉井等, 其中以沉井数目最多, 由于基础地质情况比较复杂, 有的为泥岩夹砾岩, 有的为卵石土或砂砾石等, 有

些地层中往往含有料径较大的孤石, 有些土层面(或岩层面) 的倾斜度较大, 给沉井下沉施工带来了较大的困难, 且下沉的过程中容易造成偏斜。这样, 如何快速下沉及如何预防沉井下沉过程中的偏斜就成为施工中的关键。

1　工程概况

并回填后, 再分层或分次逐步挖去回填料, 使沉井下沉。

(4) 最后下沉至岩层时, 沉井刃脚应尽可能嵌入基岩。到达设计标高后下沉完毕, 并除尽岩石面残存物(风化岩碎块、卵石、砂) 。开挖岩层可使用风镐或风枪钻眼进行弱爆破, 刃脚下的装药量应在0. 2kg 以内, 并在其上压放重物(装土草袋) 等, 以免损坏刃脚, 禁止将炸药放在表面临空爆破。

2. 2　不抽水开挖下沉

当沉井下沉通过砾砂层时, 因本层富含水量, 水不易抽干, 采用不排水开挖下沉, 一般采用四瓣式抓土斗从沉井的中央抓土, 沉井即可靠自重将刃脚下的土挤向中央锅底而下沉。

(1) 抓土方法:抓土斗首先挖掘井底中央部分的土, 形成锅底, 一般当锅底比刃脚低1～1. 5m 时, 沉井即可靠自重将刃脚下土挤向中央锅底而下沉。从井孔中继续挖土, 沉井可继续下沉, 在卵石较多的土中, 为避免斗口夹石漏土, 宜适当减低起斗速度。圆端形沉井中间有道隔墙, 即每个沉井有二个孔, 因此每个井孔应配备一个抓土斗, 使两个井孔内土面的高差≤0. 5m , 在沉井内隔墙上设通水孔, 使不排水下沉时两井孔内的水位保持一致。

(2) 抓斗的提升:用双筒卷扬机和井顶临时吊架及滑轮进行。

(3) 卸土方法:在井顶铺设宽轨距(2m 或2m 以上) 轨道。道

我局在西安至南京铁路施工所担负的工程任务中, 桥共计

20座, 其中沉井基础桥墩为84个, 沉井的高度为6～7m , 壁厚为1. 4m , 重量为200t 左右。桥址涉及地层有:第四系全新统冲击砂

粘土, 卵石土, 上更新统膨胀土、泥盆系中统石英片岩、泥岩夹砾岩等。地质情况比较复杂, 沉井下沉有一定的难度, 且下沉过程中容易导致偏斜。

2　沉井下沉施工方法

针对沉井下沉所通过的不同地层, 并结合地层的不同特点, 分别采取抽水开挖下沉和不抽水开挖下沉两种施工方法。

2. 1　抽水开挖下沉

当地层含水量较少, 容易抽干时, 采用抽水开挖下沉方法进行施工, 具体方法是:先用抽水机把沉井内的水抽干, 然后用人工在井内对称均匀开挖, 使沉井平稳下沉, 如发现偏斜要随时调整。开始下沉时, 应先将刃脚内侧的土层分层(每层厚20cm ) 挖去(见图1) 。在井内整个面普遍挖除一层以后, 再挖第二层, 此后继续挖土下沉的方式应根据土质的软硬程度及地层的变化而定。　　(1) 土质松软时, 在分层挖除土层的过程中, 沉井即逐渐下沉。当刃脚下沉到与沉井中部土面大约齐平时, 即可在中部先向下挖深约40～50cm , 并逐渐向四周均匀扩挖, 到距刃脚约1m 处(此距离可视土质情况而定) , 则分层挖除刃脚内侧的土体。

(2) 土质比较坚实时, 如刃脚

图1　刃角部分土层分层开挖立面图

心是空的, 可供抓土斗上下, 抓土斗吊起后, 推平车至斗下, 开斗卸土, 由平车道运至井边倒出。

3　沉井下沉产生偏斜的原因

因为在本次沉井施工中, 所涉及地层为砂粘土、卵石土、石英片岩、泥岩夹砾岩、砾砂岩等, 地层结构较复杂, 特别是因为大部分沉井位于河道中, 由于长期的河水冲刷, 形成一层厚厚的砂卵石层, 其中往往含有较大的孤石, 同时有的沉井嵌入到石英片岩中, 而片岩层面的倾斜度较大, 这样在下沉的过程中就容易造成偏斜。

归纳起来, 沉井产生偏斜主要有以下几个原因:

(1) 筑岛时刃角底部的承重部位不平;

(2) 沉井刃角下部的土层软硬不均;

(3) 井内除土不均匀, 使井内底面高低相差过大; (4) 刃角下部的土层掏空过多, 沉井突然下沉;

(5) 刃角的一部分被障碍物搁住, 没有发觉或及时处理; (6) 井外的偏土侧压对沉井产生的水平推移;

内侧土体挖平后仍下沉很少或不

下沉, 可再从中部向下挖深40～50cm , 并连续向四周均匀扩挖, 使沉井平稳下沉。

(3) 在坚硬土层中, 可按对称分段顺序掏空刃脚, 每段掏空

文章编号:1004—5716(2004) 09—0165—02中图分类号:U61　文献标识码:B

沉管施工技术在过河管道中的应用

刘敏林

(广东省水利水电第三工程局, 广东东莞523710)

摘　要:结合东莞市中堂供水工程施工中成功使用沉管施工技术的经验, 阐述沉管施工技术及质量控制, 提供类似工程借鉴。

关键词:沉管; 钢管; 过河

1　工程概况

艺评定, 确定好施工工艺, 各工序要进行严格的质量控制, 河中焊缝的质量要比陆上焊缝的质量提高一个等级进行控制, 防腐要求也要提高一个等级。

由于钢管还要进行吊运、拖移等操作, 焊缝的延展性要好, 为此最好用碱性焊条进行现场焊缝的焊接; 沉管过程中, 如沟槽有塌方, 弯头处将会承受较大弯矩, 因此弯头处要进行加固处理。

2. 2　钢管检查

东莞市中堂镇四乡围至中麻路供水管道工程全长6km , 为沿途各村生活供水的主要管道, 全部采用DN600～DN800的钢管。管道在横涌海处过河, 河床宽145m , 最深处水深10m , 河床土质为含砂较多的淤泥; 根据现场实际情况, 对多个方案进行比较后, 决定采用沉管技术进行管道施工, 过河管方案如图1所示, 过河管采用倒虹管, 要根据河床的地形及通航要求等条件决定钢管的形式, 钢管要全部埋在河床底下, 管顶到河底间要有500～

1000mm 的碎石保护层。2　沉管施工2. 1　钢管制备

过河钢管要按要求进行严格的焊缝外观及内部探伤检查, 保证焊接质量, 先在岸上进行水压试验, 检查钢管的强度及严密性, 然后在1. 2倍工作压力下稳压24h 以消除焊缝应力, 最后对管道进行内外防腐处理。钢管两端的堵头及灌水排气装置不要拆除, 放干试压的水后关紧各阀门待用。

2. 3　测量放线、沟槽开挖

将制造厂制作好的钢管分段运到现场先在陆上进行拚接, 做成整条长约160m 两端带弯头的管, 本工程过河处没有够条件的场地, 为此在河下游1km 处找到一处靠河岸、够长、平整的场地, 场地沿河岸走向, 钢管可以方便地吊入河中。

由于管道沉入水底约10m 埋设, 安装好后几乎不能维修, 对钢管的焊接质量、防腐质量要求很高, 需严格控制。

钢管拚接前要根据设计图画好详细的施工分解图, 作好工　　(7) 土层或岩层的倾斜面较大, 沉井沿倾斜面滑动;

(8) 沉井下面遇流砂等软弱层, 使沉井的下沉有随意性。

4　预防沉井下沉偏斜的措施

由于河道宽, 要用G PS 定位仪定出左、右两岸的坐标点。河床中管沟的开挖设备采用水上抓斗挖掘船, 运泥船运走, 不能将淤泥抛于河道中阻塞航道; 由于水流作用, 挖掘船会移位, 开挖过程中要经常调整船位, 同时要在两岸用醒目的标杆作出管道轴线标记供操作员目测定位, 岸上指挥员也要注意轴线不

(5) 沉井下沉至设计标高以上2m 前, 应控制井内除土量, 注

意调平沉井;

(6) 不宜使用炮震下沉沉井的方法, 在特殊情况下不得已采用时, 必须严格控制用药量。

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针对沉井在下沉过程中产生偏斜的原因, 制定了相应的预防措施:

(1) 沉井在正常下沉时应均匀除土, 注意不使内隔墙下受到支承; 并依土质、沉井大小、入土深度, 严格控制除土深度(一般不得低于刃脚标高2m ) 和井间的土面高差(一般应≤50cm ) ;

(2) 不排水下沉时, 不宜以降低井内水位的办法作为减小浮力、促使沉井下沉的手段。在松软土中, 应保持井内水位高于井外1～2m , 防止向井内涌砂;

(3) 下沉中应随时掌握土层情况、随时调整偏斜, 在下沉的初期, 更应特别注意;

(4) 井内挖出的土宜弃于下游较远处, 如弃置沉井近旁时应向四周均匀弃土, 避免沉井外壁偏压过大产生倾斜, 并应注意河床因冲刷和淤积引起的土面高差, 必要时应在沉井外除土调整;

结束语

在沉井下沉施工中, 沉井下沉的速度与偏斜往往相互影响,

在地层没有特大变化时, 沉井发生偏斜的原因往往都是由于下沉的速度过快而造成的。沉井一但发生偏斜, 虽然有多种纠正偏差的措施, 但都不同程度地对工期、经济造成一定的影响, 因此绝对不能盲目追求下沉的速度而忽略沉井的偏斜。沉井下沉的过程中还要充分考虑到沿土层(或岩层) 结构面的滑移, 因为在这种情况下, 一但发生偏斜, 一般位移都较大, 纠正起来有一定的难度。沉井下沉及对下沉偏斜的纠正要结合当时的实际情况, 采取安全、稳妥的处理方案, 在充分保证安全、质量的前提下, 本着合理利用资源, 降低工程成本、简化施工程序的原则采取积极、有效的处理方法。