任健

(中交二公局工程检测技术有限公司， 陕西 西安 710000）

沉井施工是桥梁工程建设中的重要环节， 但由于其施工环境较为特殊， 且采用传统施工材料技术所涉及的施工工序也比较复杂， 普通混凝土材料以及浇筑工艺无法满足复杂施工条件下的沉井施工要求， 此时便会采用水下封底混凝土这项施工工艺。 与传统施工技术工艺相比， 水下封底混凝土技术不需要进行围堰修筑、 基坑排水以及防渗处理等工序， 其施工操作更加简便， 可以有效提高桥梁工程沉井施工的质量和效率， 因此该技术在桥梁沉井施工中被广泛应用。 施工单位应根据桥梁沉井工程的实际情况准确把握水下封底混凝土施工的各项技术要点， 提高施工操作的规范性， 以保证桥梁沉井结构的稳定性和安全性， 从而推动我国桥梁建设事业的现代化发展。

1 概述桥梁沉井施工中的水下封底混凝土技术

所谓水下封底混凝土技术也就是在地面完成混凝土的搅拌作业， 然后在水下结构位置直接进行浇筑，使其能够直接在水下环境下完成成型硬化的混凝土浇筑技术。 由于应用水下封底混凝土技术可以适应多种复杂环境下的浇筑施工要求， 同时其与传统施工技术相比， 不需要进行围堰结构、 基坑排水以及防渗施工等工序， 有利于加快施工进度， 并能够保证施工的质量和效率， 因此在桥梁工程的沉井施工中被广泛应用。

2 南京仙新路过江通道桥梁工程沉井施工基本概况

南京仙新路过江通道全长约13.17km， 跨江大桥主跨采用1760m的单跨双塔整体钢箱梁悬索桥， 边跨580m。 北锚锭基础共20 个隔仓， 采用3 次下沉的方法， 将锚碇基础下沉到位后， 通过水下混凝土进行封底的浇筑。 在本次封底浇筑时所采用的混凝土型号为C30 水下混凝土， 且一次性完成浇筑封底作业， 并在浇筑完成后不抽水， 将符合设计要求的填仓料倒入16个隔仓 （另4 个隔仓加水）， 满足配重要求后再进行填仓封顶施工。

3 南京仙新路过江通道桥梁沉井工程施工中水下混凝土技术的应用分析

3.1 施工准备阶段的技术应用要点

3.1.1 水下混凝土配比的准确控制

在应用水下封底混凝土技术进行桥梁沉井施工时， 应首先严格控制混凝土混合料各种原材料的规格以及质量性能， 确保所使用的所有原材料的各项指标参数均符合设计标准和规范要求。 该水下混凝土配合比设计核心是良好的包裹性和大流动度， 由于C30 的混凝土标号较低， 考虑其经济成本， 胶材用量不会高， 包裹性会受到比较大的影响， 所以在设计配合比的时候， 保证混凝土强度的情况下， 选择了44%这个比较大的砂率， 保证混凝土的包裹性和流动性。

仙新路工地试验室根据桥梁沉井水下封底施工要求选择相应的缓凝型外加剂， 结合仙新路过江通道桥梁沉井工程的实际情况， 在本次施工中所采用的是水科院下属子公司瑞迪的HLC-IX型缓凝型聚羧酸系高性能减水剂， 其调配过后缓凝时间能够达到50h， 减水率达到29%。 但由于聚羧酸系外加剂的特性， 其对于用水量是非常敏感的。 尤其在胶凝材料较少时， 多一点水就有可能离析， 少一点水可能就会失去流动性， 所以各种因素综合起来就造成C30 水下混凝土的调配在某种程度上说是有一定难度的。

聚羧酸外加剂里面的减气成分和引气成分是相互对立的， 缓凝成分和减水成分一定程度上也是矛盾的， 这给外加剂的调配造成了不小的困扰， 既要保证减水率满足需求， 又要满足凝结时间50h 的基本目标； 凝结时间变长了， 混凝土的黏性也变大了， 不得不在确定原材料用量的基础上不停地试拌， 增加引气成分， 使得混凝土流动性变得更好； 结果混凝土含气量又超标了， 不得不再次添加减气成分， 使混凝土的含气量减少， 让容重满足设计要求 （见表 1、 2、 3）。最终在多次试拌调配后， 确定外加剂的成分含量， 确保其拌合物的抗压强度、 坍落度、 和易性、 流动性以及缓凝时间等各项工作性能均能够满足沉井水下施工要求。

表1 C30 水下混凝土试拌配合比

序号 水胶比 砂率 水泥 粉煤灰 砂 碎石5 -16mm 16 -25mm 外加剂 水1 0.40 44% 255 110 823 314 733 3.65 145 2 0.45 45% 225 97 861 316 736 3.22 145 3 0.35 43% 290 124 783 311 727 4.14 145

表2 拌和物性能试验结果

水胶比 用水量 （kg/m3） 坍落度 （㎜）表观密度 （kg/m3）0.40 145 200 2380 0.45 145 230 2390 0.35 145 180 2390

表3 混凝土力学性能试验结果

水胶比 抗压强度 （MPa）7d 28d 0.40 38.3 43.8 0.45 35.1 40.6 0.35 40.9 47.2

根据沉井水下混凝土的施工要求和经济性因素，最终采用了水胶比0.40 的配合比， 其砂率为44%。本次施工中水下混凝土的坍落度达到220mm ～230mm， 而流扩度则达到55cm以上。 其缓凝时间达到 50h 以上， 且 7d 的强度达到 38.3MPa， 28d 强度则达到43.8MPa， 确保施工的质量安全， 同时满足发布的耐久性指标中混凝土强度不得大于设计强度的150%技术要求。

3.1.2 准确掌握水下混凝土拌和运输技术要点

在对水下混凝土进行搅拌前， 仙新路项目部配置2 台全新的180 型搅拌设备， 以确保其拌和能力能够满足工程中混凝土施工拌和要求， 同时对设备进行全面的检查维护， 防止设备在运行过程中出现故障。 在确认搅拌设备状态良好能够满足连续运行要求后， 工地试验室人员将本次拌和配比输入拌合站电脑， 拌合站操作人员严格按照投料顺序以及投料量依次将各种原材料加入， 搅拌时应均匀充分， 且搅拌时间不小于2min， 达到 2min 到 3min 左右。 在完成拌和后对出场混凝土的各项指标参数进行检测， 满足施工现场的浇筑需求。 在运输水下混凝土时， 选择专业队伍， 至少8 成新的搅拌运输设备。 做好相应的防护措施， 警告搅拌车驾驶员不得擅自加水， 尽量少的对放料口进行冲洗， 以避免水下混凝土在运输过程中出现泌水、离析等问题。 如气温较高， 则需要在拌合水中加冰并在罐车罐体上加装冷却布条， 防止水分过度散失， 确保混凝土不会因为罐体温度过高产生凝固现象。 如气温较低， 则需要对拌合水进行加温， 且对罐车罐体上进行绑扎棉被等保温措施。

3.2 浇筑施工技术应用要点

3.2.1 严格遵守水下混凝土封底浇筑工艺流程

当水混凝土运抵施工现场后， 项目部合理选择浇筑泵送设备， 以保证浇筑施工的顺利进行。 在浇筑时则应按照施工工艺要求严格遵守浇筑顺序。 布料应从边部开始， 逐步向中部推进， 且应采取分层布料方式作业。 施工作业人员应严格控制浇筑分层厚度， 且应根据浇筑方量要求选择相应容量的漏斗设备， 以确能够完全埋住导管， 且埋设导管的深入应在1m到3m之间。 各下料口的浇筑间隔应均控制在5h 左右， 以避免下层混凝土初凝现象。 在浇筑过程中还应通过混凝土下料时所产生的震动作用来流平混凝土。 同时可以通过多次封底方式促使导管排空。 为了适应该桥梁沉井工程基础的大面积混凝土浇筑要求， 应合理控制下料导管之间的距离， 以确保混凝土下料后的扩展半径能够达到4m以上。 而为能够顺利完成对下料导管口的封堵， 并确保封底止水效果良好， 工地试验室确保混凝土流扩度不小于55cm。 当其强度达到设计标准的75%后才能进行下一步的回填配重作业， 以确保封底混凝土结构的抗压强度能够达到施工安全要求。 在完成混凝土的浇筑以及养护施工后， 检查四周是否与封底混凝土紧密结合， 以防止有渗漏情况发生， 以确保封底混凝土顶面能够形成良好的施工环境。

3.2.2 严格控制混凝土封底表面平整度

在仙新路过江通道的北锚锭沉井施工中， 对封底混凝土表面的平整度应有较高的要求， 因此应合理布设导管位置。 水下封底混凝土流动性的平整度能否满足实际需求， 对于水下封底混凝土的平整度控制起到至关重要的作用。 经过对该桥梁工程沉井水下封底混凝土的施工质量检测， 其混凝土标高以及表面高差均应符合设计标准， 为后续的填仓施工奠定坚实基础。

4 结语

水下混凝土技术是现代桥梁工程建设中的常用技术工艺之一， 其能够适应复杂环境下沉井施工的要求， 且能够有效提高施工的质量和效率。 随着水下封底混凝土技术的不断发展完善， 其在桥梁沉井施工中的应用将越来越广泛。 水下混凝土配合比设计对于外加剂的依赖性也越来越高， 外加剂调配的理想与否对于混凝土质量起到非常重要的角色。 沉井施工应结合桥梁工程的实际情况科学确定各项技术工艺要点。 同时要不断总结施工实践经验， 大胆进行技术创新和改进， 以提高技术应用的合理性， 从而为保证桥梁工程整体结构的安全性和稳定性奠定坚实的基础。