排水箱涵逆作下沉法就位施工技術(shù)

來源:中國(guó)市政建設(shè)網(wǎng) 

濟(jì)南城建集團(tuán)有限公司  孫杰

1 工程概況
   濟(jì)南市二環(huán)東路地面道路及BRT快速公交系統(tǒng)建設(shè)工程為濟(jì)南市迎全運(yùn)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，包括高架橋施工與地面道路施工兩部份。道路西側(cè)為2m×2m鋼筋混凝土排水箱涵，全長(zhǎng)716m。溝槽東側(cè)有高壓電線桿和架空電信、路燈桿、自來水管線，部份管線、線桿距排水箱涵溝槽邊緣不足1m；西側(cè)的污水，熱力管線距離排水箱涵也很近，施工中雖采取了支護(hù)措施，但由于土質(zhì)差、水位高，塌方現(xiàn)象仍多次發(fā)生，造成自來水管線移位并發(fā)生泄漏。經(jīng)多次論證、計(jì)算、試驗(yàn)，采用了排水箱涵逆作下沉法就位施工技術(shù)，先采用逆作法先施工箱涵側(cè)墻及頂部結(jié)構(gòu)，利用它較高的剛度來作為支撐，再采用沉井工藝邊挖邊下沉，下沉到位后再施工箱涵的底部，提高施工的安全性，減少對(duì)鄰近建筑物、各種管線的影響及地表產(chǎn)生的沉降和移位。
2 施工工藝流程
   排水箱涵逆作下沉法就位施工工藝流程如下：
   溝槽開挖1.2米→溝槽平整→鋪砂墊層及磚?！伻心_墊木→安裝內(nèi)支撐滿堂架→立側(cè)墻及頂板模板內(nèi)?！壴琢?、側(cè)墻及頂板鋼筋→支側(cè)墻外?！餐庵巍嘧⒌琢夯炷痢嘧?cè)墻及頂板混凝土并養(yǎng)護(hù)→拆支撐及模板→抽墊木→挖淤泥下沉→基底毛石墊層鋪設(shè)→底梁混凝土剔毛→綁底板鋼筋并澆筑鋼筋混凝土底板→養(yǎng)護(hù)并回填到路床。
3 關(guān)鍵工序
(1) 施工準(zhǔn)備
    要認(rèn)真做好施工準(zhǔn)備，詳細(xì)了解現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)、水文、地下管線和房屋影響情況；監(jiān)測(cè)高壓線桿、自來水管線、熱力管線位移、傾斜、下沉情況；做好降水或排水設(shè)施準(zhǔn)備。
(2) 溝槽開挖及場(chǎng)地排水
    由于擬建箱涵在舊雨水暗溝位置，石砌雨水暗溝上游改水后對(duì)原有路面結(jié)構(gòu)和舊1m×1m雨水暗溝拆除，拆除后平整槽底；對(duì)擬建鋼筋混凝土排水箱涵的位置進(jìn)行精確放線測(cè)量，箱涵側(cè)墻及頂部結(jié)構(gòu)在溝槽中預(yù)制，溝槽每邊比箱涵寬0.5m，并在溝槽四周及溝槽上外緣開挖排水溝及集水坑，以防地下水、地面水流入溝槽。 
(3) 預(yù)制墊層
    箱涵下鋪砂墊層厚0.3m，寬為3m，長(zhǎng)度為整段箱涵開挖長(zhǎng)度，采用平板振動(dòng)器或人工夯實(shí)。為了搭設(shè)支架牢固，在砂層上用M7.5砂漿砌一層磚地模，隨后放置刃角墊木防止在預(yù)制時(shí)下沉，承墊木斷面0.15m×0.15m，兩根一組，組間凈距0.4m，沿箱涵墻壁及橫梁下墊放，標(biāo)高允許誤差＜8mm。
(4) 刃腳成形及箱涵制作
    支設(shè)刃腳磚內(nèi)模和箱涵鋼內(nèi)模，然后綁扎鋼筋、支立外側(cè)鋼模，澆注混凝土后形成鋼筋混凝土刃腳和箱涵墻壁。
① 鋼筋加工綁扎
鋼筋在加工場(chǎng)地機(jī)械成型。鋼筋表面應(yīng)潔凈，不得有銹皮、油漬、油漆等污垢。調(diào)直后的鋼筋表面?zhèn)奂颁P蝕不應(yīng)使截面減??；彎曲成形的鋼筋，表面不得有裂紋、鱗落或斷裂。鋼筋工人根據(jù)技術(shù)交底在現(xiàn)場(chǎng)人工綁扎。墻壁豎筋和水平筋及頂板鋼筋一次綁成型；底板鋼筋在箱涵沉到位后，剔除鋼筋混凝土底梁上部混凝土后綁扎鋼筋網(wǎng)，澆筑成整體。綁扎成型時(shí)，鐵絲必須扎緊，不得有滑動(dòng)、折斷、移位等情況；綁扎成型的網(wǎng)片或骨架必須穩(wěn)定、牢固，在安裝及澆筑時(shí)不得有松動(dòng)或變形。
② 模板制作支搭
模板支立必須牢固，在施工荷載作用下不得有松動(dòng)、跑模、下沉等現(xiàn)象。施工現(xiàn)場(chǎng)采鋼管支撐，考慮到澆筑速度快，對(duì)模板產(chǎn)生很大的側(cè)壓力，箱涵內(nèi)采用滿堂架支撐頂牢，外側(cè)用雙排腳手架固定模板并結(jié)合螺栓拉結(jié)，防止模板側(cè)向變形，確保模板整體的剛度、穩(wěn)定性和不變形；模板拼縫必須嚴(yán)密，不得漏漿；在澆筑前對(duì)模內(nèi)進(jìn)行清掃，使模內(nèi)保持潔凈，以保證混凝土的幾何尺寸和外觀。
③ 混凝土澆筑
箱涵采用C25商品混凝土,鋼筋模板驗(yàn)收合格后澆筑混凝土。澆筑刃腳、側(cè)墻混凝土?xí)r，要分層澆筑，每層30cm，保證對(duì)稱均勻下料，防止一側(cè)受壓而使模板產(chǎn)生位移、變形，在混凝土澆筑過程中，應(yīng)經(jīng)常觀察模板、支架，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)采取處理措施。
(5) 箱涵下沉施工
下沉前，必須保證刃腳處混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%，上部混凝土達(dá)到75%，才能拆除所有模板，并依次對(duì)稱同時(shí)抽除承墊木，并用砂填實(shí)，以防傾斜。然后，開始挖土下沉，挖土必須對(duì)稱、均勻進(jìn)行，使箱涵均勻下沉。從箱涵中間開始逐漸挖向四周，每層挖土厚0.4～0.5m，在刃腳處留臺(tái)階，然后沿箱涵側(cè)壁每2～3m一段，向刃腳方向逐層全面、對(duì)稱、均勻的開挖土層，每次挖去5～l0cm，當(dāng)土層經(jīng)不住刃腳的擠壓而破裂，箱涵便在自重作用下均勻破土下沉。當(dāng)箱涵下沉很少或不下沉?xí)r，可再?gòu)闹虚g向下挖0.4～0.5m，并繼續(xù)向四周均勻掏挖，使箱涵平穩(wěn)下沉，刃腳下部土方應(yīng)邊挖邊清理。
(6) 封底和回填
① 封底
箱涵到位后底部橫梁上部鋼筋混凝土要剔除20cm，底板處的刃腳混凝土表面做鑿毛處理，并洗刷干凈，鋪35cm毛石基礎(chǔ)后鋪設(shè)底板鋼筋，澆筑C25混凝土，振搗密實(shí)。
② 箱涵周圍灌縫          
箱涵下沉結(jié)束后，周圍縫隙用中粗砂進(jìn)行灌隙處理，用振搗棒振搗。
③回填
每層回填檢驗(yàn)合格后,進(jìn)行下一步回填。
(7) 現(xiàn)澆連接段施工
每段箱涵長(zhǎng)度為10m，每段箱涵之間預(yù)留1m的現(xiàn)澆連接段，人工挖土下沉箱涵時(shí)將土棄至連接段，再由小型挖掘機(jī)配合挖至地面，箱涵下沉到位后與連接段同時(shí)施工毛石基礎(chǔ)及封底，然后現(xiàn)澆鋼筋混凝土連接段，箱涵與連接段之間設(shè)1道1cm瀝青軟木板沉降縫。
4 下沉施工監(jiān)測(cè)要點(diǎn)
(1) 監(jiān)測(cè)控制內(nèi)容
    箱涵下沉過程的控制主要包括：刃腳高差控制；下沉速度控制；平面位移控制。其中平面位移控制是通過刃腳高差控制和下沉速度控制來實(shí)現(xiàn)的。
1) 刃腳高差控制
    下沉?xí)r，測(cè)量時(shí)可用水準(zhǔn)儀測(cè)量箱涵四角高差來有效地控制井底漏底的大小、深淺和平面位置，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)刃腳高差的控制。
2) 箱涵下沉速度控制
箱涵下沉速度要均勻；箱涵下沉每次不超過15～30cm。
3) 箱涵平面位移控制
① 箱涵哪個(gè)角下沉得快(即刃腳較低)，則箱涵就會(huì)向哪個(gè)方向移位；
② 箱涵刃腳高差大時(shí)，箱涵位移量大； 
③ 箱涵始終在同一個(gè)方向的刃腳高差下沉?xí)r，箱涵位移量較大。施工過程中需要具體情況具體分析，以決定采取相應(yīng)的方法和措施。
(2) 箱涵下沉就位監(jiān)控測(cè)量應(yīng)符合下列規(guī)定：    
    在箱涵下沉前，將每個(gè)箱涵各個(gè)角點(diǎn)處的高程及箱涵軸線放樣并做好標(biāo)記，記錄測(cè)量原始數(shù)據(jù)，繪制測(cè)量監(jiān)控平面圖，計(jì)算下沉具體高度。下沉分3個(gè)階段，即首沉、中沉、最后下沉階段。
    首沉階段必須每30min觀測(cè)1次并記錄數(shù)據(jù),及時(shí)計(jì)算偏差情況，確定挖沉部位及下沉速度等；中沉階段進(jìn)入正常下沉，正常下沉?xí)r，可每2h測(cè)量1次；最后下沉階段必須增加觀測(cè)頻率，一般為30min左右觀測(cè)1次。
    通過對(duì)各階段觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析，必須使箱涵的對(duì)角高差不超過15cm，并觀察箱涵周圍土質(zhì)變化情況，將地下水位、涌土、沉降、沉速隨時(shí)記入歷時(shí)曲線表。最后下沉階段要減小開挖深度，防止突沉及超沉事故發(fā)生，控制開挖深度及速度，以下沉為輔，糾偏為主。當(dāng)沉速8h不超過1cm即認(rèn)為箱涵已趨穩(wěn)定。
(3) 管線監(jiān)測(cè)      
    施工過程中對(duì)高壓線桿、自來水管線、熱力管線隨時(shí)監(jiān)測(cè)，一但發(fā)現(xiàn)有移位或下沉要立即停止施工，采取加固措施。
5 實(shí)施效果與展望
    經(jīng)施工檢驗(yàn)，工程進(jìn)展順利，兩側(cè)土方?jīng)]有塌方，線桿及給水、熱力管線沒有移位，保證了管線安全。
排水箱涵逆作下沉法就位施工技術(shù)在城市道路改造的排水工程中應(yīng)用，能確保施工的安全性，對(duì)鄰近建筑物、各種管線的影響比較小，地表產(chǎn)生的沉降、移位少，能降低成本、縮短工期。該工藝比其它工藝比較，施工費(fèi)用低且工程拆遷量小，特別在距離專業(yè)管線較近，施工空間小無法采用常規(guī)施工方法時(shí)采用，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益, 排水箱涵逆作下沉法就位施工技術(shù)有廣闊的發(fā)展前景。
6 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)
    排水箱涵逆作下沉法就位施工技術(shù)與打樁支護(hù)方法相比受施工工作面、空間的影響較小，全線可同時(shí)施工，能縮短工期；施工占地面積小，與大開挖相比較挖土量少，對(duì)鄰近建筑物的影響比較小，地表產(chǎn)生很小的沉降和移位；操作簡(jiǎn)便，無需特殊專業(yè)設(shè)備。經(jīng)測(cè)算開槽支護(hù)方案造價(jià)為6949.33元/m，排水箱涵逆作下沉法就位施工技術(shù)造價(jià)5682.74元/m，比開槽支護(hù)方案節(jié)約1266.59元/m。降低施工成本906878.44元。如果采用明挖法施工，遷移高壓線桿費(fèi)用為3636239.45元，自來水管線改線重建費(fèi)用為153713.71元。