几内亚马姆库杜河桥梁施工中土石围堰施工技术应用

刘春宏 LIU Chun-hong

（中铁十七局集团第二工程有限公司，西安 710024）

0 引言

随着我国经济的飞速发展，基础设施建设也在飞速发展，一大批桥梁相继建成，显示出了我国的雄厚基础设施力量。桥梁在建设中往往会穿越河流，因此，桥梁的桩基、承台是桥梁建设中的难点，因此，不同桥梁的设计方案也不尽相同。国内河内桥梁施工多采用钢板围堰，“几内亚”马姆库杜河，位于入海口，施工处河面宽230m左右，涨潮时候6.5m，退潮3m。在综合考虑了当地自然环境、降低成本、技术和设备限制、河流无通航要求等方面原因，“几内亚”马姆库杜河桥梁施工中最后选择了土石围堰。文章通过马姆库杜河实例，阐述了河内大桥桩基和承台施工中采用的简易土石围堰施工方法，最经济地解决了河内桩基、承台施工中遇到的问题，可供同类工程参考。

1 土石围堰的技术特征

土石围堰是在水工建筑周围建造地基，防止在水里进行施工，用土、石等材料建造的临时挡水建筑物。土石围堰可充分利用当地的材料，具有结构简单、施工简便、不需地形地质条件、易于加高、增厚等优点。在桥梁施工中，土石围堰一般采用土、石渣（或碎石）进行填筑。土石围堰的上游和下游坡度由堰高和填筑特性决定。土石围堰的快速发展是由于：①具有良好的经济效益。在相同的情况下，虽然土石围堰的体积是混凝土重力坝的6倍，但是在国外，土石围堰的造价只是混凝土大坝的1/15~1/20（近年来，一些国家已经降到了1/30~1/70）[1]。②随着岩土力学理论、测试手段和电算技术的不断发展，土石围堰的设计理论和计算方法得到了改进，从而提高了土石围堰的设计质量和安全性。③随着大型工程机械的发展，土石围堰工程的机械化水平得到了极大的提高，同时在施工中还可以通过新的工艺技术来提高工程的效率和质量。④随着施工工艺的进步，对坝体材料的需求有所放松，并能充分发挥当地资源优势，可采用弃渣建坝，既能保证挖填平衡，又能节约投资。⑤土石围堰对各种地形、地质条件具有很强的适应性，对基础条件差的情况，基本上都可以采用土石围堰。⑥对恶劣天气的适应性更强，一般的土石围堰可以在寒冷、寒冷和潮湿的地方施工[2]。⑦具有良好的抗震性能。

2 土石围堰的设计准则和规范

①围堰的选型原则：围堰必须安全、可靠，能满足稳定、防渗、抗冲刷的要求；该工程具有结构简单、施工简便、便于拆卸、充分利用本地物料和挖掘渣土等优点，并能达到工期的要求。结合以上原理，结合现场实际，提出了以土、石为围堰的临时挡水结构。②土石围堰的设计标准是五年一遇洪水，对应的流量为2030立方米/秒。土石围堰的使用寿命少于一年，堰高超过15m，低于50m。按照《桥梁水电工程施工组织设计规范》SDJ338-89的施工技术规范，对该工程的土石围堰等级进行了评定[3]。③土石围堰的平面布局：土石围堰的布局要便于碾压混凝土围堰的开挖，并按实际地形，在坝体的下方120m处设置土石围堰，在坝体的右下角，靠近3号水槽，需要用大块石进行保护。因工程中的石渣在河床上滚动，使围堰所在的河床较原来的河床高升高，围堰高度也随之升高，堰顶宽度达到150m[4]。

3 工程概况

马姆库杜河特大桥中心里程DK11+303.7，起讫里程：DK10+786.87～DK11+819.9，全桥长1033.03m。本桥为马姆库杜河而设，全桥位于直线上，纵坡为平坡。孔跨布置为31~32m双线预应力简支T梁。两侧桥台均采用T形桥台，基础采用明挖基础；桥墩采用圆端形实体桥墩。墩基础采用钻孔灌注桩和明挖满灌基础。3#～7#水中墩，2#、8#水边墩，水中墩施工难度大，是本标段重难点工程。计划采用土石围堰进行2#～8#墩施工。

4 土石围堰施工方法

4.1 施工工艺流程

马姆库杜河土石围堰施工工艺流程见图1。

图1 土石围堰施工工艺流程图

4.2 施工准备

①技术准备。

熟悉和分析工程地质、水文地质资料和埋深情况、施工水位和流速、河床地质和周围情况分析。围堰、桥梁施工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，熟悉规范和技术标准，制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术交底，对参加施工作业人员进行上岗前技术培训，考核合格后上岗。

②机具准备。

施工材料：黏性土（砂土）、片石、编织袋、土工布、铁丝、水泥、钢丝网、钢管等。施工设备：挖掘机、装载机、自卸车、吊车、泥浆泵、冲击回旋钻机、高压水泵、高压浆泵、中压浆泵、灌浆泵、空压机等。安全设备：防水照明灯、安全帽、安全带、救生衣等。供电、供水相关设备。

③场地准备。

填筑围堰前先对桥址处的场地进行平整，树根、石块、表面淤泥及杂物挖除，并根据地质情况进行工作平面处理，防止施工过程中机械失稳，发生不安全事故。陆地设置排水沟、集水坑，及时将施工区域的积水排走，确保场内无积水。

④土石准备。

小里程端土石在DK9+300线右800m处取土石进行小里程端围堰填筑；大里程端在DK14+500线右500m处取土石进行大里程端围堰填筑。

4.3 测量放样

测量工程师对围堰尺寸与位置，必须进行贯通测量和河床实地测量，并形成测量成果报告。在河床对岸两侧插上旗帜，便于施工时确定土石围堰筑岛的大体位置准确，并及时跟踪测量放样，确保施工尺寸、位置准确无误，指导施工。

4.4 土石围堰筑岛

施工时采用装载机配合挖机施工，自卸车将石块运至施工现场，利用挖机将石块送入河道内，石块填至露出河水表面，依次填黏性土，一层土，一层石块进行分层填筑，并利用挖机逐步进行压实，依次完成围堰筑岛施工，并在围堰顶部填土厚度0.5～0.8m，整平压实，便于施工机械及作业人员行走。先施工小里程端围堰，待小里程端整个桥梁结构物施工完毕后拆除小里程端围堰再进行大里程端围堰施工。围堰结构尺寸见图2。

图2 围堰结构尺寸

4.5 土工布+黏性土（砂）袋堵水

土石围堰筑岛完成后，在围堰四周靠近水侧，采用整体铺设一层土工布，土工布超出顶面1.0m，并采用钢筋进行固定在围堰上，防止脱落。然后用袋装黏性土（砂）置于土工布之上，并用铁丝串起来，防止水流冲走，进行围堰外侧堵水。

4.6 围堰体加固（高压旋喷桩加固堰体施工）

围堰岩体施工完毕，为了确保施工安全、围堰岩体安全，在围堰岩体内打入高压旋喷桩，进行注浆加固围堰体。旋喷桩φ0.8m，间距6m，两排，梅花型布设，示意图如图3。

图3 旋喷桩布设示意图

4.6.1 场地平整

先进行场地平整、夯实。同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”。

4.6.2 测量定位

施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于50mm。

4.6.3机具就位

钻机就位后，由专人指挥，用水平尺和定位测锤校准桩机，使桩机水平，导向架和钻杆应与地面垂直，倾斜率小于1.5%。对不符和垂直度要求的钻杆进行调整，直到钻杆的垂直度达到要求。为了保证桩位准确，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于5cm。

4.6.4 钻进

采用单管旋喷法施工。该方法插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，高压水喷嘴边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，至围堰体底部后停止钻进。

4.6.5 浆液配置

高压旋喷桩的浆液，采用42.5级矿渣水泥，水泥浆液配制严格按设计要求控制为水灰比、水泥浆比重及水泥用量。搅拌灰浆时，先加水，然后加水泥，每次灰浆搅拌时间不得少于2分钟，水泥浆应在使用前一小时制备，浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌，直到喷浆前。喷浆时，水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，过滤筛，把水泥硬块剔出。水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内，最后射出。

4.6.6 喷射注浆

在插入旋喷管前先检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。各部位密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物，并做高压水射水试验，合格后方可喷射浆液。旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制，并随时做好关于旋喷时间、用浆量、冒浆情况、压力变化等的记录。喷射时，先应达到预定的喷射压力（预定喷射压力为20～25MPa）、喷浆旋转30秒，水泥浆与桩端土充分搅拌后，再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管，提升速度为21cm/min，直至距桩顶1m时，放慢搅拌速度和提升速度，保证桩顶密实均匀。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即检查排除故障，重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于1m，防止固结体脱节。

4.6.7 冲洗

喷射施工完成后，应把注浆管等机具设备采用清水冲洗干净，防止凝固堵塞。管内、机内不得残存水泥浆，通常把浆液换成清水在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。

4.6.8 钻机移位

旋喷提升到围堰顶面时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位，重复以上操作，进行下一根桩的施工。

4.7 围堰内侧防护

防止施工期间，围堰内侧落石，造成不安全事故，对围堰内侧坡面进行防护处理，防护形式采用钢丝网防护，钢丝网伸出围堰顶面0.5m，并用φ48钢管，长度0.5m，串过钢丝网，楔入围堰岩体内，确保钢丝网不脱落。坡面间隔3.0m楔入一根长度0.5m的钢管，进行固定钢丝网，梅花形布置。

4.8 围堰内抽水、堵水

围堰内采用大功率水泵5台进行抽水，抽至底部时，用泥浆泵进行抽排，将围堰内积水、积泥基本抽排干净。对于个别漏水部位，采用土工布、麻袋塞填，进行堵水。在围堰内设置集水坑，将小股状桥梁用集水坑进行抽排出围堰。

4.9 拆除

在桥梁施工完毕后，可以将围堰拆除，在确定围堰拆除的具体时间后，由监理工程师进行验收，经验收合格后方可拆除。在拆除围堰时，首先用挖掘机挖掘，挖掘出的泥土由挖掘机运至指定的场地，不得随意倾倒在水里，以免污染环境。为了保证掘进机在爆破过程中有充分的工作空间，可以将挖土机置于围堰的上半部分，并沿由右至左的方向继续向后移动。

4.10 监控和测量

在建设和使用过程中，要对现有设备进行监测，以确保现有设备的稳定性。为此，项目部要组织一支专业的测量队，在工程开始之前，在已有的设备上设置若干监测点，并在施工期间按2次/天进行监测，并对现场的实际位移、沉降进行监测。若观测值大，则应立即停止施工，并加大观测密度，查明问题所在，采取有效的处理措施，直至观测资料回复正常，才能继续进行。

5 注意事项

①围堰防冲：在斜坡上抛掷大石，以避免冲刷斜坡上的水流冲蚀、掏空围堰。②在填筑围堰时，要注意避免周围建筑物、构筑物、道路管线等的沉降、变形，如有需要，可与甲方协商，并在施工过程中加强监测。③拆除围堰：在选择围堰的形式和材质时，必须将施工完成后的拆除问题考虑在内。水下的部分必须拆除，在没有必要的时候，不能用大块石头，混凝土块体等进行填充。随着水位的降低，将背水坡和水面的一层一层地拆掉。而在枯水期，就会进行最后的拆除工作。④基坑水位问题：基坑底部含有粗沙，其渗透率难以预料，且超乎我们的预料，如果单纯的防渗措施或者防水面积太小，就会导致基坑水位过高，导致工程无法进行。鉴于工程进度，我们采取了抽水的方法。在基坑通水点下泵进行抽水，确保泵的流量比管道中的水流多（单位时间）多，泵启动一段时间后，可以确保基坑水位一直下降直到看到基坑的底部。但是要达到提高工作效率节约工作时间，必须事先做好工作前的准备，提前启动水泵，控制好时间，以免造成不必要的浪费[5]。

6 结束语

总之，土石围堰在保护现有设施、保证桩基和承台的顺利完成方面起着举足轻重的作用。通过对该工程的检测，该工程的施工质量符合设计和技术规范的要求，表明该方案是合理、可行的，对同类工程具有一定的参考价值。