丁永年

摘要：E FK2+760-FK3+460段路基防护原设计为拆除原有老挡墙防护新建，后结合现场实际情况，考虑到新建挡墙工期长，成本大，并且太湖水较深挡墙施工需要围堰，对太湖造成污染，设计最终变更为利用原有老挡墙。但考虑老挡墙设计等级、已使用年限和新建路基加高荷载增大等因素，必须对老挡墙进行加固。本文对水下老挡墙混凝土施工进行了设计计算。

关键词：水下老挡墙；水下混凝土施工；模板设计计算；质量控制

中图分类号：U445.72文献标识码：A 文章编号：1674―3024（2016）07―69―02

前言

FK2+760-FK3+460老挡墙位于苏州吴中区金庭环岛公路，金庭西山为一座旅游岛，一年四季风光旖旎，景色秀人，游人如织，本公路是一条环境要求很高的生态旅游公路，整个设计施工理念尽量做到少影响周边环境，少占土地，少占太湖水域，因此对工程的质量、进度、安全文明施工等方面的要求很高。

1工程概况

FK2+760-FK3+460段路基防护原设计为拆除原有老挡墙防护新建，后结合现场实际情况，考虑到新建挡墙工期长，成本大，并且太湖水较深挡墙施工需要围堰，对太湖造成污染，设计最终变更为利用原有老挡墙。但考虑老挡墙设计等级、已使用年限和新建路基加高荷载增大等因素，必须对老挡墙进行加固。挡墙加固设计为在老挡墙外侧填筑30cm块石+220cm厚水下混凝土+100cm高普通混凝土，块石填筑低标高为-1.0m，加固混凝土定标高为2.5m，太湖常水位为1.5m。碎石层宽度3.8m，水下混凝土宽度3.5m。

2施工准备

2.1人员、机械、材料等准备

因水下混凝土施工技术要求高，施工难度较大，项目部组织专业队伍施工。施工队人员包括施工队长1人，技术人员2人，专业技术工人5人，普工若干人，施工人员数量根据施工进度和施工强度进行灵活组织安排。主要施工机械挖掘机2台，16T吊车1台，运输车辆10辆，混凝土罐车若干辆，施工机械根据施工进度和施工强度进行灵活组织进场。主要材料设计量包括C20水下混凝土7490立方米，块石垫层798立方米，混凝土采用商品混凝土，块石尽量利用山体开挖石块，所以材料数量质量均能满足挡墙施工进度强度的要求，其他周转性材料、辅助材料根据施工组织计划进场，做到人员、机械、材料与流水施工组织安排相协调。

2.2施工技术准备

（1）在施工前，新项目部对所有施工人员进行书面技术交底，讲清楚设计图纸内容、施工技术要求、施工总体方案、施工难点与注意事项、施工安全与文明施工要求等，并且所有施工人员必须签字确认，做到对挡墙加固施工质量的可追溯。

（2）根据现场情况确定总体施工技术方案。因太湖水较深，下水地质不明，为确保老挡墙外侧加固最关键的水下地基质量，采用填土高出太湖常水位排淤+反开挖水下抛石挤淤+施打钢板桩模板支护安装+水下混凝土浇筑的总体施工方案。

（3）施工材料质量控制标准。水下C20混凝土必须按水下混凝土的试验规程进行配合比试验，强度和施工和易性必须符合设计要求，塌落度应控制在180-220mm。块石强度应大于30Mpa，外形应做到大致方正，减少针尖片含量。

（4）施工质量标准依据。所有工序应符合《公路路基施工技术规范》（JTG F10--2006）和《公路路基施工技术规范》（JTG/T F50--2011）的要求，成品满足《公路工程质量评定标准》（JTG/T F80/1--2004）的要求。

3 30cm厚水下块石挤淤施工工艺

30cm厚水下块石挤淤施工采用填土排淤+反开挖后水下抛石挤淤的方案。具体施工工艺详述如下：

3.1水下地形地貌测量

因太湖水较深，下水地质不明，首先必须对施工区域内的水下地形地貌进行测量。经测量水面标高为1.5m左右，淤泥平均顶标高为0.00m左右，用插入式测得淤泥层厚度约为0.8m左右，根据设计图计算，排淤宽度按5.0计，填土排淤量为700*5.00*0.8=2800m3。

3.2填土排淤施工工艺

填土采用8T自卸汽车运土，1.0m3为挖掘机挖装整平填筑，填筑由老挡墙内侧向外侧依次填筑，确保有利于排除淤泥。填土顶宽为5.0m，填土高出太湖常水位0.5m后，作为挖掘机停机面和工作面，对填土进行整平压实。采用进位法施工，依次连续进行填土作业，便于减少土流失。等土体整平压实后，做好沉降观测工作，做到土体自然沉降不少于15天，沉降量总体趋于稳定。按设计图和现场施工数据，填土低标高按淤泥定顶高计算即-0.8m，填筑厚度为0.8+2m=2.8m，水中坡度参照E线取土坑的坡度按1：2计，填筑土方量为（5+5+2.8*2）*2.8/2*700=15288m3，运距为10Km。

3.3反开挖水下抛石挤淤施工工艺

在填土沉降基本稳定后，根据施工流水组织长度进行土方开挖作业，同时进行水下混凝土外侧模板支撑20#槽钢的施打工作。挖土作业采用挖一段约3-5m，标高尺寸合格抛石挤淤一段，相应施打好钢板桩。挖土作业前必须备足块石，为确保水下块石基础的抗滑稳定性，块石应压入水下土质地基中至少10cm深，并用挖机斗充分夯实，然后铺设10cm后的碎石垫层，填充块石空隙和保证水下模板安装。具体牵涉到个工程量如下：

（1）水下反开挖土方量：（5+5+3*2）*3/2*700=16800m3，填筑顶标高为2.0m，设计开挖低标高为-1.0m。

（2）块石工程量与设计一致，为0.3*700*3.8m=798m3，但顶面按施工组织要求应增加10cm厚碎石垫层，即798/3=266m3。

3.4水下混凝土浇筑模板支撑安装

（1）模板安装分段长度确定。为确保水下混凝土的浇筑质量，浇筑应连续进行，综合混凝土的供应情况和老挡土墙的沉降缝分段长度，决定每次分段长度为15m，每次浇筑混凝土量为2.2*3.5*15=115.5m3。

（2）模板与模板支撑方式总体设计。主体竖向支撑采用槽钢打入土体，打入深度为2-3m，面板采用2cm厚竹胶板，横木采用小方木。具体设计计算如下：

a.竖向槽钢型号与间距确定。主要考虑混凝土的侧压力，水下混凝土按浮容重r计，混凝土高度按2.2m计。侧混凝土的侧压力为p混=15*2.2=33KN/m2，再考虑混凝土的振捣力4KN/m2，浇筑倾倒力2.54KN/m2，则p总=39.5KN/m2。

按强度和刚度要求确定竖肋槽钢的间距和型号。竖肋按刚性悬臂梁计算。则其线荷载q=39.5*2.2=86.9KN/m，M=ql2/6/2=35.0KN.m，假定间距为50cm，型号为[32，则σ=M/W=35.0/（136.1*2）=128.5Mpa <140Mpa，强度符合要求。

验算其刚度。f=ql4/（30EI）=39.5*2.24/（30*2.1*1011*304.7*2）=24mm，刚度超过施工技术规范要求。实际施工中每根槽钢顶部用φ12.7mm钢丝绳与老挡墙相连，保证其刚度符合要求。综合上述竖肋采用[32，每根长度6米，间距为50cm，每段浇筑长度15m，共分47段，每个横断面长3.5m，共需8个槽钢，全线老挡土墙加固共需[32为（700/0.5+47*8）*6*38.07kg/m=405673.9kg。

b.横肋方木截面大小与间距确定。横肋采用方木，面板采用20mm厚竹胶板，横肋强度、刚度按3跨连续梁计算。

M=ql2/10=86.90.5*0.5/10=2.18KN.m，则横木需截面抗弯拉模量

W=M/（σ）=2.18/13=167cm3。一根8*8cm方木的截面模量为83/6

=95.3cm3，采用2跟方木，抗弯模量为190.3cm3，符合要求。

验算其刚度。f=ql4/（150EI）=86.9*0.54/（150*9*109*84/ 12*2）= 0.9mm，

小于500/400=1.25mm，符合要求。综合上述，横肋采用8*8cm方木，间距为50cm，面板采用20mm竹胶板。不考虑周转需8*8cm方木5*（710+47*3.5）*0.08*0.08=227.98m3，需面板700*2.2+47*2.2*3.5

=1901.9m2。

3.5水下混凝土浇筑

混凝土浇筑前，模板尺寸、标高、垂直度、稳定性等及回填块石定标高等，自检合格后报监理工程师认可后方可进行水下混凝土浇筑。分段浇筑长度为15m，经计算一次连续浇筑量为115.5m3。浇筑采用16T汽车吊配料斗导管进行水下浇筑。料斗容量应不小于2.05m3，保证初灌导管埋深不小于30cm，导管直径为25cm。浇筑过程中应注意如下：

（1）混凝土塌落度必须符合要求。塌落度应控制在180-220mm，级配合理，施工和易性好。

（2）浇筑前必须有足够数量的混凝土罐车待机，待机车辆不少于4辆，并能保证初灌混凝土导管埋深不小于30cm。

（3）混凝土浇筑应连续进行，不得中断。在浇筑过程中应密切关注混凝土面上升和导管埋深。宽度方向（只有3.5m）设一个浇筑点，长度方向（15m）设4个浇筑点，当第一个浇筑点混凝土面上升超过50cm时，为避免混凝土流程过大，导致混凝土流失影响质量，将导管移至下一浇筑点浇筑，依次类推连续进行，必须保证下层混凝土未初凝前浇筑上层混凝土。

（4）如果终完混凝土标高有高出水面的情况，必须振捣密实，同时为保证上下层混凝土连接，表面应拉毛处理，条件允许可以按要求均匀设置石笋。

3.6水上部分混凝土浇筑

水上部分混凝土浇筑按常规施工工艺进行，保证模板安装必须符合桥涵施工技术规范要求，混凝土充分振捣密实，其标志为表面平坦泛浆不冒气泡。同时加强对混凝土的保湿养生。

3.7PDTA循环总结提高

因该混凝土水下浇筑工艺，既要保证沪宁图的密实度和外形尺寸及表面平整度直顺度外观等，不太常见。为进一步提升其浇筑质量，应对第一次浇筑的施工参数（分层厚度、导管埋深、浇筑点数量和间距、混凝土的待机数量、模板支撑强度刚度稳定性等）和实体质量参数（外观线性直顺度、表面蜂窝麻面、密实性和强度等）进行总结和检测，进一步优化施工参数、施工工艺和提升水下混凝土挡墙加固施工质量。

参考文献：

[1]JTG F10--2006公路路基施工技术规范[S]

[2]JTG /T F50--2011公路路基施工技术规范[S]

[3]公路桥涵施工技术规范（2011）