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军事佳佳乐■强潮海区的“极限挑战”——温州瓯江北口大桥工程中塔沉井基础顺利封底( 二 )


在面对强潮河口复杂的水文地质环境下 ， 中塔的钢壳沉井接高工作展示了水中精准施工的新高度 。 水中钢壳沉井接高工作 ， 每个36块组成的节段 ， 被在工厂分成三大块 ， 由1200吨浮吊在现场整体安装 。 59米钢壳沉井接高完成 ， 长边误差-16毫米 ， 宽边误差-14毫米 ， 对接边误差-18毫米 ， 成功实现“毫米级”接高工作 。
科学研究开拓下沉分析新肌理
沉井下沉施工 ， 在每一种不同的地质工况中 ， 均会表现出不同的下沉特征 。 对于超大型沉井基础在深厚淤泥及淤泥质黏土地层中的下沉特征 ， 在项目实施之前 ， 一切都是未知数 。 面对高灵敏度和高触变性的软土地层 ， 建设团队对最不利下沉工况进行了一遍遍的演算和分析 。 当2017年11月26日、12月1日、12月6日沉井连续出现三次快速下沉现象 ， 单侧最大沉降量达到8米以上时 ， 建设团队开始逐步认识到这类地层 ， 沉井所特有的下沉特征 ， 但是利用现有的经验公式 ， 只能对静态平衡进行分析 ， 不能用于下沉过程的动态分析 。 同时 ， 沉井下沉之后处于一定的倾斜状态 ， 刃脚周圈也存在着较大的高程差 ， 因此必须采用更加精细化、精准化的计算方式和分析手段 ， 研究沉井淤泥质黏土地层下沉机理 。
建设团队引入了“刃脚应力比值法”的计算分析模型 ， 考虑叠加沉井倾斜状态下 ， 附加弯矩影响下的刃脚踏面局部应力分布情况 ， 反演应力分布与下沉启动、终止间相关关系；针对淤泥及淤泥质黏土的触变特性 ， 提出“侧阻失效”理论 ， 动态考虑侧摩阻力对于沉井下沉的影响；建立“沉井-土层”耦合仿真计算模型 ， 反演土体基本参数 ， 用计算机反演分析沉井周边土体变化 。 通过一系列的分析研究 ， 对于深厚淤泥及淤泥质黏土地层超大型沉井基础下沉机理有了更加深刻的认知 ， 弥补了行业对于该类地层沉井下沉机理分析理论的空白 。
多管齐下攻坚高效取土及封底新工艺
淤泥及淤泥质黏土 ， 作为沉井施工的特殊地质工况 ， 给取土施工带来了极大的挑战 ， 传统的吸泥手段在这种深厚淤泥层中取土效率甚低 。 面对黏性大 ， 取土难等问题 ， 项目部在不同土层条件创新了不同取土施工方案 ， 在前期下沉阶段 ， 项目部采取抓斗抓泥的方式有效取除了浅层淤泥；随着深度的增加 ， 项目部自主研发了全新的绞吸机设备 ， 用以取除-20米～-30米处淤泥质黏土；随着深度的进一步增加 ， 项目部引入了正反循环钻机 ， 配合不同的钻头改进措施 ， 攻克了“黏钻”“胡钻”等难题 ， 取除了更深标高处的淤泥质黏土、粉砂质黏土等 。
沉井终沉标高位于卵石层以下2米 ， 在卵石层的取土施工过程中 ， 项目部通过改进钻机设备型号、增加钻头和钻杆直径、研发超大直径吸泥管等一系列措施 ， 攻克了卵石堵管、局部卵石胶结等施工难点 ， 对沉井底部的卵石进行了有效取除 。
取土过程中 ， 项目部还进行了大量设备的微创新和微改造 ， 如配合改造的“T”形横向高压射水装备 ， 消除了取土施工盲区的影响 ， 利用前期井壁预埋的射水管进行了踏面取土施工 ， 利用在钻杆上增设钢丝绳的方法清除井壁土体等 。
另外 ， 为了明确取土效果 ， 测量井孔锅底形态 ， 项目部不断改进深水测量技术 ， 通过对8种不同水下测量方式的反复试验 ， 实现了60米深水工况的三维可视化测量 。 通过对工艺工法的不断创新和改进 ， 并配合精准的测量技术 ， 最终形成了一套“钻、吸、扫、射”组合式取土工艺 ， 克服了种种取土难题 ， 顺利完成终沉施工 。
在封底过程中 ， 封底厚度达14米 ， 有近4万方混凝土灌入水下60多米深的沉井底部 ， 两艘拌和船需连续高效供应混凝土超过240小时 。 强潮海区作业环境、封底水位深、混凝土方量大、持续灌注时间长等特点 ， 均给施工作业带来极大的挑战 。 通过优化封底施工方案 ， 采用结构垫层封堵隔离的方案 ， 顺利实现25个井孔独立高品质的连续灌注 ， 比计划工期提前20天完成沉井超大体积混凝土封底施工 ， 取得关键性节点的胜利 。
本文刊载/《桥梁》杂志
2019年第6期总第92期
作者/潘济
作者单位/温州瓯江口大桥有限公司
编辑/裴小吟
美编/赵雯
责编/陈晨
审校/盛超廖玲


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