海上悬索桥锚碇墩超厚沉箱基床升浆技术探讨

刘柏麟 金忠富 中交一航局第三工程有限公司

1.工程概况

东锚碇大沉箱基础采用抛石基床，选用中风化岩块石，粒径为5～20cm。该锚碇沉箱基础为超厚基床，其平均厚度大于10m。由于填石后沉箱及锚碇整体的总质量约为170000t，为了减少甚至消除超厚基床沉降量，同时使沉箱底基床的摩擦力满足设计文件的要求，完成沉箱安装后需要对沉箱下部基床进行升浆施工。本次基床抛石施工共计需约46000m³中风化岩块石。经计算得知需升浆量约20000m³。

2.工程难点分析

（1）海况恶劣，冬季平均施工天数少。施工地点地处大连星海湾，外侧无掩护，施工时间贯穿整个冬季，结合天气预报及多年当地施工经验，大连该地区海域受风浪和海况影响严重，尤其实在深秋和冬季的10月至12月，现场可作业天数平均为15天。

（2）隔断措施。单个锚碇基床升浆总量为20000m³，为保证升浆施工的质量，必须在基床抛石过程中增加隔断作为“化整为零”措施，将基床分隔为若干施工单元，分别进行升浆。锚碇沉箱基槽水深为-25～-30m之间，隔断基础整平、隔断预制块安装、土工布铺设等效率均较低，给施工带来一定困难。

图1 抛石基床断面图

（3）超厚基床造成单次升浆方量巨大。超厚基床平均厚度超过10m，为我单位目前施工的最大的升浆基床，参建人员尚无经验。因此在保证基床升浆质量的前提下如何协调好物料供给，这无疑是一项极为艰难的工作。

（4）施工船供给施工物料。由于锚碇基础为海上“孤岛”，升浆材料均需要施工船只提供。物料供给需要从17海里以外的甘井子码头上船运输至现场。由于距离远，同时各分项施工密集，因此物料供给保障措施是否得当，保障体系运转是否畅通是本工程施工的难点之一。

3.工艺选择

由于本工程地处大连星海湾南部外侧海域，施工现场在沉箱上搭设升浆平台防止受风浪影响。升浆平台外围部分为钢桁架结构，内侧为脚手架结构，顶部采用钢筋混凝土盖板配合木板进行满铺，所有施工设备和施工操作皆在平台上进行。

施工所有物料为施工船只运输，砂浆为拌合船提供。本次施工所选定的拌合船效率分别为160m³/h和80m³/h。

4.施工过程

4.1 施工工艺流程见图5。

4.2 前期准备

（1）基床隔断施工。由于基床升浆工程量巨大，一次升浆无法保证升浆质量，故在基床抛石过程中，穿插了基床隔断施工。其施工方案为在基床范围内抛石前安装空心方块，空心方块将基床分隔成相对独立的施工单元。

（2）钻孔及各项升浆准备工作。采用地质钻机，按照图纸孔位及沉箱预留注浆管，将升浆设备安装就位，钻机跟管钻进，使用Φ89mm钢管，钻进深度为入岩50cm，在套管内下升浆管、观测管。

图2 升浆平台

图3 拌合船7号

图4 方驳106

图5 施工工艺流程图

图6 基床隔断平面布置及断面形式

完成钻孔后，升浆管下入升浆孔中，因基床较厚，升浆管无法一次下到预定深度，使用吊锤将升浆管静压至设计标高后，通过手拉葫芦将其固定在三脚架上最后将升浆管与高压泵连接。

4.3 升浆方法

拌合船驻位完毕后，将布料杆张开伸入搅拌机中开始浇筑砂浆。首罐2m³使用纯水泥浆，起到润管的作用。润管完成后开始正常泵送，高速搅拌机进行砂浆二次搅拌，储量达到0.25m³时，将浆液放至储浆罐中，储浆罐搅拌速度不低于20r/min，当储量达到1m³时，进行压浆。

进行空心方块升浆时，将单列所有空心方块升浆孔全部钻好之后同时进行升浆。基床升浆时，由于孔数较多，现场不具备平升条件，所以在施工中，首先将靠近北侧的孔位全部钻好开始升浆，在升浆过程中钻孔陆续进行，如北侧有终孔情况出现，将升浆管陆续向南侧转移，如此施工可以保证将基床缝隙中的水和气体充分排出，保证基床升浆的饱满。

升浆过程中，按规范要求，每4～6个升浆孔应布置1个观测孔，在施工过程中用来检查浆液面的上升情况。观测孔使用PVC管制作，为花管，通常开口，造孔方法同升浆孔，造孔完毕后将PVC花管下入观测孔中，施工过程中使用浮子测锤进行观测，并做好过程记录并进行潜水检查，每次升浆前均需安排潜水员到水下基床外围土工布是否有漏点并及时封堵漏点，从结果看水下铺设土工布来防止浆液流失效果较好，无破漏处。

4.4 材料组织

由于拌合船施工的特殊性，为了保证升浆施工的连续性，在施工开始前，需制定详细的海上材料补给方案，参建的施工技术人员需要从正反面换算升浆材料的消耗量，并以此为依据安排补给船舶。

图7 送浆站工作示意图

图8 升浆施工示意图

图9 钻芯取样示意图

5.总结提高

5.1 中停处理办法

预填骨料升浆施工忌讳中途停止，因为中途停工会造成砂浆在流动过程中凝固，使块石空隙率降低，再次升浆时，该孔位可能会由于空隙率不够而吸浆不足，进而出现“孔口反浆”的终孔假象，而实际基床还并未饱满。

由于工期紧迫、工程量较大且受天气影响，东锚碇基床升浆多次中停，给施工质量造成了隐患。面对这种情况，项目部讨论总结出了一套有效的中停处理方法，保证了基床质量。

具体的操作办法是，每次中停之后，在原孔位下钻重新造孔，钻至基岩后重新下放升浆管再进行升浆，在升浆过程中紧密关注浆液面上升情况，始终保证升浆管埋深在1m以上。通过此种方法，保证了施工不受中停影响，从钻芯结果看，基床质量令人满意。基床钻芯取样如图9所示。

5.2 基床隔断工艺

由于总体升浆工程量过大，一次性全部施工无法保证质量，因此在基床抛石施工过程中过程中已开始进行升浆隔断施工。隔断施工的主要工艺时在基床中安放四排空心方块将基床隔开，基床外围包二层土工布并压石渣。通过施工验证，此种隔断方式效果非常好，在施工过程中未出现严重漏浆情况，可以再日后的施工中加以推广。

5.3 避免堵管的措施

由于拌合设备老化，加之天气逐渐变冷，拌合系统有可能工作不正常，进而影响砂浆质量，造成砂浆性能不稳定，主要是砂浆的流动度问题。砂浆的流动性不好，就会造成管路堵塞，施工必须停止处理。处理时间少则半个小时，多则4个小时，给施工带来较大困扰。

后续施工中，我们加大的外加剂添加的监管力度，每次浇筑前，试验人员均检查砂浆出机后的流动度，确认无误后方才进行泵送。平台人员在将砂浆放入升浆泵之前，同样要检查砂浆流动度，如果发现不妥，坚决不放入升浆泵，马上通知拌合船调整配合比，直到砂浆质量达到施工标准为止。

5.4 拌合材料质量

主要是砂的质量，本次施工过程中发现，砂内含有较多的杂质，如石灰石、树根、编织袋等垃圾。这些垃圾的存在严重影响拌合船工作效率，有时不得不停止施工，处理堵在下料口的这些垃圾。所以，升浆用砂必须经过筛处理，否则严禁施工。

另外除了规范规定的常规检测外，砂的含水率也是影响升浆效率的一个重要原因。过湿的砂容易黏在料斗边缘不易滑下，造成砂计量不准或造成料斗超重发生危险。

6.结语

本工程锚碇沉箱基床升浆施工是目前我单位目前施工所遇到的基床深度、厚度、单次升浆数量之最，我单位充分发挥各项资源的优势并合理地制定施工方案以冬季正常施工并在恶劣的海况下保证了施工的安全、质量及进度。本文主要梳理了超厚基床施工过程中存在问题及解决方法，能为日后接触到的类似施工的单位或个人提供相关经验。如有不足之处，请批评指正。