【摘要】沙湾水电站临时栈桥桥墩基础加固过程中,在基础的顶面设置40cm厚C25钢筋混凝土防冲板防动水冲刷;采用钢围堰法浇筑混凝土,解决了动水情况下不能浇筑混凝土的难题;同时,在振捣时采取边振边加水加砂密实的方法以达到密实效果。工程质量优良,和经济效益显著。
【关键词】桥墩;钢围堰;水密实法
1.工程概况
四川沙湾水电站临时栈桥设在电站下游约800m处,为26孔简支梁桥。1号～13号墩为扩大钢筋混凝土基础,嵌入动态砂卵石河床5～6m,14号～25号墩为两根φ1.8m钢筋混凝土桩基,深入动态砂卵石河床20～30m。桥面为7根预制箱型梁板,宽度11.7m。该桥原设计为建电站的临时桥,2004年7月建成通车,现地方建设需要保留,且要求改为永久桥。由于左岸部份桥墩受电站流水的冲刷,桥墩损坏严重,危及栈桥运行安全,亟需对共2～13号桥墩的基础进行加固处理。该桥墩基础为深厚覆盖层,其工程地质为第四系冲积层和冲洪积堆积层,岩性为漂卵砾石夹砂、砾卵石夹砂等,具有强透水性。
2.桥墩基础加固技术方案
根据现场实际情况,经技术和经济等多方面论证,最终确定先对2～13号桥墩进行基础加固,采用钢围堰法浇筑混凝土以解决动水对混凝土浇筑的影响,同时在振捣时采取边振边加水加砂密实的方法,以达到密实效果。然后在基础的顶面设置40cm厚C25钢筋混凝土防冲板,防冲板上游的一侧设置深为3.5～4.0m,下游一侧及两侧设置深为1.5m。
3.桥墩基础加固施工
3.1导流围堰
根据工程地基特征,导流围堰要达到上游堰顶高421.0m,纵向堰顶高420.0m,下游堰顶高419.5m,迎水侧边坡1:2,背水侧边坡1:1.5,堰顶宽6.0m。围堰与桥墩边界的距离上游30～40m,下游40～50m,纵向围堰长100m。围堰建造成内外双层,外层挡水,内层粘土芯防渗。内、外层之间为外堰渗透水的排水沟与内层围堰的抽排水的通道。上游围堰设在桥上游50m处,从19号墩开挖料填至12号墩附近河心漫滩,土方机械顺堰进入河心漫滩,利用河心漫滩开挖料迅速将上堰上升到挡水高程419.5m,并将上堰延伸至7号墩。由于水位上升,随又将围堰紧急加高至421.0m,顶宽加到6～8m,为使堰体稳定和减少渗漏水,在上游堰的迎水侧用6m宽单层三色布沿堰体外边坡覆盖。在上游围堰的背水侧离坡脚4m远外设置1m～2m宽2m深的排水沟,将上游围堰渗漏水引排至17号～18号墩河槽。下游堰设在桥下游的80m处。
内围堰分两片区:一是围12号、13号墩,另一是围9号、10号墩。内堰堰顶高程比栈桥下游水位高出1.0m,利用桥墩基础开挖料填筑,芯墙用当地粘土和堰体挖槽或堰体外贴坡方式填筑形成。
3.2应用钢围堰法浇筑砼
先清理桥墩基础的淤泥,清理深度7～9m,在桥墩上游25m处设集水坑。集水坑分3～4层边抽水边挖深到位。坑底口不少于40～50m2。完成这些准备工作以后,开始桥墩基础的加固。将桥墩基础下挖到设计高程,再将桥墩前楔脚下挖1～2m并形成开挖平台,在平台前方继续下挖,反铲置于该平台上,将上游楔脚下挖到设计高程,吊装上游楔脚钢围堰。再将两侧及下游三方的楔脚下挖到413m设计高程,吊装钢围堰。完成单个桥墩基础的钢围堰的安装工作。为加快开挖进度,单个桥墩最多同时使用4台反铲,对开挖深度较大且汽车无法到位的局部地段,采用接力开挖法形成。对深槽段为减少大面积的抽水量和加快前楔脚的开挖进度,采用填挖法,即先将开挖墩区域用砂卵石填到414m高程,再开挖集水坑和上游楔脚到设计高程,后吊装钢围堰,然后开挖桥墩两侧及后侧的楔脚区。
根据设计要求,防冲板迎水面设3.5～4.0m高楔脚,其余楔脚高1.5m,楔脚厚40cm。楔脚内浇筑C25水下混凝土或C25常态混凝土(干地时)。
用8～30台37～55KW的水泵将已开挖好的基槽水位强行降低到能进行混凝土浇筑的水位。
楔脚钢围堰用8mm厚的钢板在钢筋制作场地形成并与设计的钢筋骨架焊成整体,形成上、下贯通的“回”字型结构,用吊车、反铲共同转运到现场安装定位,尔后钢围堰外用砂砾料密实回填至钢围堰顶面下0.5m。
混凝土在现场拌和站集中拌制,由吊罐装运并由汽车运输到施工部位,20T吊车入仓,并用φ50mm混凝土振动棒振捣密实。楔脚内的水一般是无法抽干,均采用导管法灌注C25水下混凝土。由于采用钢围堰法浇筑混凝土,解决了动水情况下不能浇筑混凝土的难题。
3.3采用水密实法密实基础
桥墩楔脚钢筋混凝土浇筑施工完毕,作为模板使用的钢围堰不再拆除。桥墩基础回填砂卵石料,用φ50mm插入式软管振动器插入桥墩基础回填料进行振捣,插入深度为1.5～2.0m,间距为0.3～0.5m,梅花形布置,在振捣时采取边振边加水加砂密实的方法,以达到密实效果。当有水向上涌时,可以采取插管的方式来排水,用管子把水排到桥墩楔脚钢围堰外面,以达到干地浇筑混凝土。
各桥墩防冲板厚40cm,顺桥墩向坡度双向16%,横桥墩向坡度双向8%。面板采用水下或常态C25混凝土浇筑。
3.4特殊情况处理
(1)砂砾卵石堰体强透水,为有效减少渗透水量,在堰体迎水侧边坡用双层三色布覆盖进行防护。
(2)围堰头部,因河水的流速较大,冲刷严重,一用铅丝笼和钢筋笼卵石卵石进行防护,以确保围堰的安全运行。
(3)涨水(接近419.0m高程)时,堰体局部处于危险状态,紧急启动应急备用方案,调反铲、装载机对一期围堰加高、加宽处理,以确保人员、设备的安全。
4.工程质量
沙湾水电站栈桥桥墩加固及河道疏浚工程施工管理严谨,组织管理科学,质量管理制度规范。投入施工机械设备良好、齐全、充分,符合施工要求。基础开挖、排水、浇筑施工工序合理,工序质量检测与控制到位,组织合理,工作质量良好,楔脚的开挖深度、钢筋制作安装、模板制作安装、混凝土浇筑、桥墩回填、河道清淤等各项技术指标的检测均满足设计或规范规定要求,顺利通过有关方面的质量验收,特别是钢围堰浇筑混凝土和水密法密实基础方法的应用,得到专家们的好评,为施工栈桥桥墩安全运行提供可靠的安全保障。
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