江阴长江公路大桥北描沉井施工实践.doc

江阴长江公路大桥北描沉井施工实践一.工程概况 江阴长江公路大桥位于江苏省江阴市西山与靖江市十好村之间, 是国家规划2000年前建成“ 两纵两横 公路主骨架中同江至三业国道主干线以及北京至上海国道主干线的跨江“ 咽喉” 工程。大桥采用一跨过江, 大跨径钢悬索桥型, 主跨1385m, 目前为“ 中国第一,世界第四”。 大桥用于拉索的南北锚采用重力式锚方案其中北锚旋采用大型深沉井（下称北锚沉井）基础方案。作为吊桥四大件之一的北锚沉井主要功能是将大桥主缆64万KN 的拉力传给地基,并使北锚旋的竖直沉降和水平位移限制在允许值内。其户的下沉施工由于深度深、地质条件复杂且邻近长江大堤等原因,给施工带来了很大的难度和风险。该沉井共分十一节,第一节高8m为钢壳混凝上沉井,其余十节每节高5m均为钢筋混凝上结构。钢壳沉井是在现场制作现场安装的,钢壳沉井的主要作用是在下沉时克服正面阻力,保证沉井安全顺利地穿越58m 土层, 一卜沉到设计标高。按照原设计要求, 沉井按节分为十一次制作, 十次下沉, 即制作13m后进行第一次排水下沉, 然后每制作接高一次5m, 下沉一次,并要求排水下沉15m后, 井内灌水, 改为不排水下沉。其理由是a、排水下沉15m后沉井进人粉细砂层, 继续进行排水下沉, 极易产生流砂现象, 使沉井失稳并扰动沉井周边土体, 这对作为锚旋基础的沉井是不利的b、配合排水下沉进行的深井点降水由于深度深, 影响面积大, 它所引起的上体沉降,将对周边民房、桥墩,特别是直线距离只有240m的大堤稳定造成威胁;c 、每接高5m 下沉一次, 沉井重心比较低,容易控制偏差。二 .沉井降水 沉井降水2 9 m 排水下沉能否成功的关键在于深井降水的效果。沉并地处长江北岸垂直向沉积多为砂层.含水层渗透性极强,水量丰富, 而且在沉井下沉深度范围内存在潜水层和两层承压水层, 所有这些都给深并降水带来很大难度。为确保深井降水的效果, 深井打设施工前, 委托江苏省水文地质勘察设计院张家港分院进行了为期一个月的水文地质试验, 根据试验结果制定了深井施工方案。三沉井均匀下沉控制 沉井排水下沉深度达2 9 m , 其井位偏差、四角高差、扭角均要控制在允许范围以内, 以便形成良好的下沉轨道, 为沉井的不排水下沉创造最好的工况。施工的关键便在于沉井的均匀下沉.为此采取了如一下控制措施:a 、“ 有偏必纠” , 通过电测和光学仪器两种手段对下沉量、四角高差、偏差进行测量, 以及时了解下沉速度, 及时进行纠偏, 确保沉井在下沉初始阶段就形成良好的下沉轨道;b 、利用沉井结构内预埋的电器元件, 获得基底反力以及沉井内混凝土的应力、应变数据, 指导下沉冲泥力度, 捎除应力集中现象, 确保结构体均匀受力;c 、控制降水深度, 严防涌砂现象发生;d 、保护刃脚处的土塞, 保证设计的沉井四边1 2 点支承的土况, 在一刃脚支承不能满足下沉要求时在刃脚处取土时, 应做到均匀、对称, 层层剥离循序渐进。四每次终沉前的控制措施每次下沉离预定标高1m 左右时,A 区隔墙悬空应逐渐减少, 控制在5 0 c m 高度左右,B 区控制在20 c m 以内, 且“ 锅底” 也逐渐减少以能出泥为标准并降慢下沉速度, 测算!;沉趋势和自沉贯幼随着沉井继续下沉,B 格应逐渐形成外隔墙不悬空挤土下沉的工况, 如沉井不肯下沉或下沉太慢,可平扫A 区隔冶底, 使其悬空, 如果沉井仍不能下沉, 再平扫B 区隔墉底部, 并保持B 区的外隔墙悬空比B 区内隔墙悬空深50c m 。形成中心向四周近似梯度的受力工况, 以便沉井接高时, 尽可能增加基底反力面积, 使沉井受力均匀, 沉降小, 避免沉井顶部产生较大的负弯矩。五下沉工艺流程及设备配备不排水下沉施工流程:长江取水，蓄水池，高压供水，(取水、供气)冲泥、吸泥。泥浆池，堆土场地。不排水下沉时, 安装在长江20 0t 船驳上的大流城低J一K 泵取水至容从近4000m的蓄水池，.然后由高压水泵供水至井上空气吸泥机的高压水枪冲泥.空气吸泥机将泥浆吸至沉井边的泥浆池, 最后由泥浆泵将池内的砂土驳运至堆土场地。为将泥浆池内沉淀的砂上及时取走, 配备了高压水力机械冲泥.由于堆土场地离沉井较远, 驳运泥浆的泥浆泵采用三级接力的方式。另外, 利用长江船驳上的低压泵直接向井内补水。六助沉措施由下沉力分析可知, 沉井进入含砾中粗砂层后,仅依靠自重下沉已很困难, 为此我们在沉井制作时,在井壁外侧钢筋保护层内预设了空气幕管路及气完作为沉井下沉时的助沉措施。所谓空气幕就是向井壁中埋设的空气管路中压高压气, 气流沿管路上的小孔射人井壁外侧的气完中, 压缩空气短暂地保存于龛中, 形成若千气袋。在气龛充满气后, 多余的压气即沿着沉井壁上升, 形成一个压气层(气幕), 这样就可以减少下沉时, 由土层压力所形成的沉井侧壁摩阻力, 从而提高沉井的下沉系数, 达到助沉的目的。这样布置的目的一是便于压气控制二是可以通过各区块不均衡压气来达到纠偏下沉的效果;另外, 为防止关气时, 泥砂回流堵塞气孔, 在气孔上设置了单向止气橡皮环,并在气管两端装设泥砂沉淀筒, 施工压气自上而下进行,关气则反之, 以防气流沿刃脚进入井内引起涌砂。空气幕的减阻效果主要取决于以下儿个因素:a 、气完的平面布置, 即水平向和竖直向间距,这是由每个气兔的有效影响面积决定的;b 、管路上射气孔的大小;c 、气压;d 、周围土壤的饱和程度(饱和度越大, 效果越好):本工程根据中外一些成功地应用空气幕助沉的沉井工程实例, 并在现场模拟实验成果的基础上采用了以下方案。七下沉测量 测量是沉井不排水下沉施工的眼睛。沉井的下沉测量主要有泥面标高测量和下沉速度及沉井高差测量。由于井底的施工工况看不到, 本工程采用测绳测量和潜水员水下探摸的方法来了解井底的泥面情况, 每个井格取8个点, 每天一次。沉井的下沉速度及沉井高差测量采用两种方法进行。一是传统的水准仪测量。另外一种是我单位自行研制的高程自动监测系统。该系统主要是利用液体等强传递的特性, 设定液体压强差和高差的对应关系, 通过高精度压力传感器将测得数据传送到计算机, 反应出沉井在任一瞬