2018年第61期河南建材2019浅谈大断面钢板桩围堰水下封底混凝土施工技术朱洪葛（063000）中铁十六局集团第五工程有限公司摘要:文章以宁夏永宁黄河公路大桥主墩41#、42#围堰封底施工为例，系统阐述了大型围堰封底施工的工艺方法，介绍了大型围堰水下混凝土封底的施工质量控制要点，总结了永宁黄河公路大桥主墩成功封底的施对以后同类施工有一定借鉴意义。工工艺，浇筑工艺；关键词:钢围堰；大体积水下混凝土；质量控制随着经济的迅速发展袁科学技术的进步袁水下大体积混凝土在大型桥梁尧大型码头尧大型水坝等现代工程建设中占有越来越重要的地位袁因此这些大体积混凝土施工工艺控制尧结构质量的优劣就显得非常重要袁然而大体积混凝土由于体积过于庞大袁需要一次性较多的浇筑量袁连续浇筑过程袁且水下工程环境复杂袁若是施工存在问题将会导致封底失败袁或者封底厚度不均会严重影响混凝土的力学性有效厚度为2.5m遥计算混凝土封底荷载公式:q=酌水h水原酌混凝土h混凝土=10伊渊1110.5-1097.211冤-23伊2.5=75.4kN/m2采用有限元midas软件对未加抗拔桩封底混凝土进行实体建模如图1所示遥生产技术能遥所以袁有效控制大体积混凝土的施工工艺袁已经成为现有施工中的重点问题遥文章以宁夏永宁黄河公路大桥主墩围堰封底工程为例袁全面论证阐述遥1工程概况宁夏永宁黄河公路大桥工程主桥桥跨结构布置为渊110+260+110冤m双塔双索面斜拉索桥袁桥梁宽2m伊16.5m遥承台施工采用钢围堰加内撑袁围堰长.0m袁宽34.8m袁封底混凝土厚2.5m袁找平层厚0.5m袁设计封底混凝土方量为4698m3遥图1未加抗拔桩封底混凝土建模在模型中约束封底栓与钢板桩内侧之间尧封底栓与钢护筒之间节点向规定的DZ尧DX尧DY方向袁计算模型的加载袁图2为结果遥2工艺原理2.1封底方案选择项目部通过对水下封底和干封两种形式进行对比袁干封混凝土施工方便袁混凝土质量容易控制袁节约成本袁但其受水位及地质影响大袁适用于施工水位低尧透水性差的地质条件遥水下封底施工过程复杂袁混凝土质量控制难度大袁混凝土平整度不易控制袁施工成本大袁但其不受水位和地质影响遥结合地质状况和桥址段黄河水文状况袁最终选择最优的水下封底混凝土并在承台的腰部增加抗拔桩加大混凝土抗浮能力的方法进行施工遥2.2计算混凝土封底强度完成围堰封底抽水工作后袁混凝土封底应当承受水头差造成的向上压力袁C25为混凝土封底标号袁酌=23kN/m3为容重袁施工时袁对基底清理应去报混凝土封底的厚度超过3.0m袁综合考虑封底栓顶面可能会出现浮浆与底部野夹砂冶情况袁经计算选择图2封底混凝土未加抗拔桩的强度渊单位:N/mm2冤由上图计算结果可知封底混凝土最大等效应力为0.53MPa跃[滓]=0.5MPa遥综合性考虑封底栓为大面积的水下浇筑工程袁应折减一般工程设计强度遥因此袁封底栓在没有加抗拔桩的时候袁其强度与施工需求不符遥522019年第6期河南建材拟考虑施工承台桥横桥上下两侧同样添加混凝土抗拔桩渊准2200mm冤两根袁抗拔桩加入后进行封底栓袁如图3所示遥As=2355000/253=9308.3mm22.4验算基坑底土抗隆起桩身按设计抗拔力R1配筋袁需抗拉钢筋面积选用30劓20的HRB400钢筋遥将围堰中淤泥清除到标高+1097.211m后袁需要对坑底承载力进行验算袁若是承载力较低袁则会造成坑底土隆起的问题遥ghi冤及普朗德尔渊Prandtl冤地基承载力公式为主袁桩墙地面平面部位当做承载力基准面袁以下为验算安全承载力系数的公式:图3加入抗拔桩后封底混凝土建模加载计算结果如图4所示遥s本次工程中袁计算基底土隆起以太沙基渊Terza鄄式中:qqc+q窑窑逸1.1~1.2c=窑蓸+蔀+尧c要要要按Prandtl公式时袁=tan2渊45毅+/2冤窑仔tan渍深度渊单位:m冤曰要要要土的内摩擦角渊单位:毅冤曰要要要地面荷载渊单位:kPa)遥要要要入土支护的结构深度图4加入抗拔桩时封底混凝土强度渊单位:N/mm2冤以上图为标准进行计算袁结果表明当封底栓加入抗拔桩后袁计算最大消应力是由上图计算结果可知加入抗拔桩后袁封底混凝土最大等效应力与施工强度需求相符遥2.3抗拔桩计算计算袁混凝土容重取23kN/m3袁细沙桩周极限摩阻抗拔桩抗拔力按其与封底混凝土黏结力相等图5围堰中淤泥清除标高验算工况二袁以下为结果:45+q=tan=+q蓸+蔀+cc2要土的黏聚力渊单位:kPa冤曰要要要要要开挖基坑=渊q-1冤tan曰渊单位:m冤曰要要要土重度渊单位:kN/m3冤曰生产技术力为45kPa袁护筒与封底混凝土黏结力取120kPa袁抗拔系数取0.5袁安全系数取1.5袁护筒直径2.5m袁桩身直径2.2m遥R1=2.5伊3.14伊2.5伊120=2355kN遥2.5冤伊45=155.43L+388.58218.46355单根抗拔桩承受的抗拔力=蓸q-1蔀tan=23蓸2蔀e仔tan渍=12.4设桩底深入封底混凝土底面以下深度为L则袁桩周抗拔极限摩阻力Q1=0.5伊2.2伊3.14伊渊L+桩自重Q2=渊3.14伊2.22/4冤渊L+2.5冤伊23=87.39L+以上验算结果均满足要求遥2.5验算基坑底管涌=23伊6.3+12.4伊18.8伊10.2118.4跃1.2,18.8伊蓸5.7+10.211蔀Q1/1.5+Q2=R1=2355kN155.43L+388.58+1.5伊渊87.39L+218.46冤=1.5伊2103.5m时停止袁内外水头之间差距为7m袁可能会产生在基底管涌现象袁应当验算工况的基坑底管涌情况遥不发生围堰管涌条件计算公式如下:将工况一的围堰中进行抽水工作袁直至标高+1L=9.8m袁取L=10m532018年第61期河南建材2019=蓸'+2蔀'逸1.5'w在工况一下:求遥蓸蔀=7+2伊16伊8.8=4.9逸1.5袁验算结果满足要7伊10图7水下吸泥作业图示图6围堰的抽水标高封底混凝土采用导管法水下浇筑遥施工前先利用钢护筒或钻孔平台定位桩放置型钢分配梁袁其上铺设脚手板作为封底施工平台遥然后根据围堰尺寸及桩基位置布置封底导管遥图8为布置封底平台图示遥3水下混凝土封底施工工艺3.1施工准备生产技术本工程封底混凝土面以上土层为砂性土袁围堰内采取水下吸泥法进行吸泥作业遥以围堰设计方案为依据袁当合理安装内支撑后袁保证内外围堰水位相同可实施水下吸泥作业遥为确保内外围堰的水位始终一致袁可在插打钢板桩之前袁依据设计桩顶标高位置袁每个围堰的6根钢板桩标高处设置开关阀孔洞袁内围堰水下吸泥作业中将开关阀打开袁保证水位可随着涨落的河水而变化袁封底栓强度达到抽水前袁低水位时可关闭开关阀遥使用高压水与泥浆泵联合进行吸泥作业袁将围堰内基底清理到封底栓标高部位袁完成清理后检1台11kw高压水袁吸泥管端绑定高压水头遥查基地平整度并记录遥机具由一台22kw泥浆泵带图8布置封底平台图示封底采取钢管渊椎300mm冤为导管袁法兰盘装设在导管顶部袁可连接储料斗与管节袁桩基施工收盘冲灌储料斗为此作业的储料斗遥计划应用39根导管袁使用导管前应当做水密试验袁安装导管后袁必须检查每个接头预紧袁固定下放时袁15~20cm为导管下口悬空距离遥布置导管按每根导管的作业半径4m考虑袁导管固定在平台分配梁上遥当所有施工前准备完成后袁通过吊机野拔球冶袁工作时整个吸泥管伸入水中袁用高压水将河床泥沙冲为泥浆袁由泥浆泵吸出泥浆以此往复循环直至设计吸泥标高遥水下吸泥施工示意如图7所示遥3.2围堰内抽水尧基础开挖尧钢管桩基础割除及回填封底混凝土的作用袁一方面通过封底混凝土与桩基钢护筒尧钢板桩形成一个整体袁依靠其自重尧封底混凝土与钢护筒尧钢板桩的黏结力抵抗水浮力曰另一方面在封底混凝土达到强度围堰内抽水后袁封底混凝土对钢板桩下部形成有效支撑遥封底栓水下浇筑采取导管法遥施工前使用钻孔平台定位桩及钢护筒进行放置型钢分配梁袁设置上铺脚手架为封底施工平台袁以围堰桩基位置寸为依据进行封底导管的布置遥确保混凝土通过导管瞬间压向基底袁导管周围可堆成平坦圆锥体混凝土袁通过调运混凝土漏斗袁使其通过导管不断向椎体中灌入袁水下混凝土升高摊开袁达到设计承台底的标高位置遥一切准备工作就绪后袁利用吊机野拔球冶使混凝土瞬间通过导管压向基底袁在导管周围堆成一平坦2019年第6期河南建材的混凝土圆锥体袁然后吊运混凝土漏斗通过导管源源不断地灌入锥体内袁混凝土在水下摊开和升高袁直至达到承台底设计标高遥封底混凝土浇筑顺序及导管布置如图9所示遥缓降器漏斗袁利用支架上悬挂的倒链辅助导管提升施工遥3.5水下封底混凝土灌注注意事项1冤水下混凝土具有较大面积袁野冲灌冶灌注不可能一次完成遥水下混凝土可使用分项导管逐根灌注袁灌注顺序为从低至高尧从横桥向一侧至另一侧逐个进行遥从低至高灌注是为了避免导管高处混凝土向低处流淌导致导管埋入厚度较薄或底口脱空袁造成底口进水的情况袁降低整体作业质量曰从横桥向一侧至另一侧灌注是为避免基底浮泥及封底顶面的浮浆集中在基础中间袁影响封底混凝土厚度遥灌注水下混凝土之前袁对于基底部位的标高应当探明精确袁利用尖锤对导管底部标高进行测量袁图9封底混凝土导管布置及浇筑施工工序3.3混凝土封底浇筑需求混凝土在封底中应当自流平袁其拌合物需具有流动性强尧不泌水尧易性好尧扩展性佳尧不离析的特点遥整体浇筑过程需时刻注意外侧的围堰水位袁保证水位内外一致遥3.4混凝土封底浇筑准备3.4.1测量放线围堰边线及十字线由技术人员进行计算袁对基地不同部位标高进行标注遥3.4.2清底基坑构成钢板桩围堰后袁需要清理基坑底部遥可使用水力吸泥机与高压水泵袁让潜水员下水将围堰基底清理袁达到设计标高袁完成清理后袁对基底平整度检查并记录袁潜水员同时冲洗封底范围下钢板桩及钢护筒袁确保三者之间的黏结度满足设计需求遥3.4.3施工布置1冤布置封底平台时袁利用钻孔平台定位桩及钢灌入首批混凝土后袁使用平底锤进行埋管深度测量袁待确认导管埋深满足要求后再移动储料斗至下一根导管遥2冤封底混凝土配合比选用强度相较于地上建筑应上升10~20%袁对水下混凝土特性充分考虑遥混凝土拌和应具有流动性袁确保其在水下能自动摊开遥控制坍落度在18~22cm袁灌注阶段添加价适量煤灰粉或水泥确保混凝土的黏度尧流动性及和易性袁以免灌注混凝土时发生离析问题遥3冤首批混凝土导管坍落度控制在较小范围袁以生产技术免由于混凝土落下不能构成坡度漏出导管底口遥0.3m遥半径最大R为4m袁混凝土导管底口处埋高h为5冤插入式振动器配备一台备用袁可在卡住漏斗4冤混凝土首批数量公式为v=仔R2h/3=5m3袁扩散颈混凝土时进行疏通遥6冤混凝土搅拌的时间应在2min以上遥护筒进行封底栓平台的搭设袁可为施工人员小型机具操作机堆放提供位置遥2冤内径300mm钢管为导管袁满足设计中密水土表面标高袁应严格控制导管埋深遥7冤施工中安排专人精确探明基坑底标高尧混凝8冤浇筑混凝土之前需要全面检修机具设备袁保证施工设备可正常运行袁并配备相应的易损零件袁以便及时更换遥性及抗拉强度的需求袁有效承受装满混凝土重力与自重力遥导管内径保持相同袁依2mm为其误差范围袁且内壁光滑袁管体不裂不漏遥组拼导管后需进行水密试验袁压力设置为入水深度压力的1.5倍遥顶节与导管连接采取的法兰盘螺栓袁其具有止口橡胶垫遥垂直导管轴线与法兰盘袁并焊接加强肋块遥组拼导管后用钢尺丈量出准确的长度并在顶部根据封底厚度标识尺寸刻度遥3冤设置灌注之间在基坑顶塔部位袁悬挂导管及4施工效果堰封底为例袁按以上施工工艺进行大型钢板桩围堰封底施工抽水完成后封底效果很好袁整个围堰未发生涌水现象袁封底平整度满足后续施工要求袁为桥墩承台和上部结构的施工奠定了坚实的基础遥运用该封底技术施工的宁夏永宁黄河公路大桥工程获渊下转第57页冤以宁夏永宁黄河公路大桥主桥41#尧42#主墩围552019年第6期河南建材了该工程的测量工作遥文章主要对无人机摄影测量技术在数字化地形测量中的应用进行了研究遥3.1像控点布设通常情况下袁像控点布设易于判断袁为立体测量和成像提供了便利遥测绘人员可以选择在航向和旁向5~6片的重叠范围内袁合理地选择公用的控制cm袁综合成图法的控制点选择距航向边缘不应小中袁应选择起伏较小的位置袁如现状地物的交点尧平山头等袁尽量不要选择起伏大的斜坡尧尖锐的山顶遥在像片目标和目标条件出现问题的情况下袁需要将点位目标作为重点遥3.2航空拍摄3.2.1航线设计在航线网布点过程中袁测绘人员需要根据航线分段布设6个平高点遥航线首末端上下控制点需要布设在主点且垂直于方向线的直线中袁在遇到问题时偏离不能大于半条基线袁上下对点需要布设在同一立体相对面中曰航线中间控制点需要布设在首末控制点中线位置袁遇到问题时偏离一条基线左右袁且一个需要设置在中线上袁减少两控制点同时向中线同侧偏离的问题袁在出现同侧偏离问题时袁最大需要控制在一条基线内袁并根据摄区范围尧划定分区尧分区平均基准面高程设计航线袁统一航摄区域高差需要控制在设计行高的1/6范围内遥3.2.2航摄测量人员需要在规定航摄期限内袁选择地表植被尧覆盖物对程度影响小尧云雾少尧无扬尘尧透明度高的季节袁根据地形条件之间的差异袁按照太阳高度角要求合理地选择摄影时间遥渊上接第55页冤点成像遥相片边缘和控制点之间的距离不应小于13.3空中三角测量加密在无人机航空摄影测量过程中袁无人机能与自动测量系统进行连接袁应用计算机自动分析被测量目标的图像信息袁在摄影测量过程中不需要人工操作遥但是袁在利用三角测量确定目标区域地形的过程中袁测绘人员需要合理地选择测量连接点袁以此为基础进行后续测量袁通过调试已选取完成的连接点和像控点袁开展空中三角测量工作遥3.4内业数字化测图无人机航空摄影测量中袁内业数字化测图的主要步骤是航空摄影测量空三加密作业袁外业工作的主要内容是像片控制点联测尧像片调绘和综合法测图遥内业的密测图控制点是指在像片中的控制点基础上袁应用空中三角测量方法袁推测出测图控制点尧平面坐标和高程遥地物地貌测绘的主要工作是全野外调绘后测图和内业负责判断测图遥外业需要对照尧补测和补调测图遥此外袁测绘人员利用仪器测绘地物地貌的过程中袁需要和已描图接边袁将测完和检查完的图从仪器中取下来遥于上述规定的1/2遥在选择高空控制点点位的过程4结语综上所述袁无人机摄影测量技术在测绘工作中发挥着重要的作用袁尤其在数字化地形测量工作中袁提升了测绘工作的整体效率遥因此袁在未来地形测绘过程中袁测绘人员需要引进无人机摄影测量技术袁充分发挥此项技术的优势袁推动城市化建设的快速发展遥参考文献:[1]姚俊岭.无人机航空摄影测量在地形图测绘中的应用探讨[J].工程建设与设计,2018(4):267-268.生产技术5结语大型钢板桩围堰水下封底混凝土体积庞大袁一次性混凝土浇筑量大袁水下工程条件复杂袁封底的成败直接影响后续承台的施工遥如封底不成功再进行补救需要耗费巨大的人力物力袁所以在大型钢板桩围堰封底施工过程必须统筹安排袁有序组织袁注重过程控制袁务必一次成功遥参考文献:[1]GB50496—2009,大体积混凝土施工规范[S].[2]JTGTF50—2011,公路桥涵施工技术规范[S].得国家优质工程奖遥图10封底混凝土施工示意图57
