具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为按照本发明所构建的跨海桥水下大体积封底硂连续灌注工艺的流程示意图，下面将参照图1来具体解释说明本发明。

首先，是布置封底平台的步骤。

在围绕基坑外侧串联连接而成的钢管桩围堰上，将成组的贝雷梁分别两端支承于钢管桩；其中各组贝雷梁由2片组成，采用支撑架联结且跨中安装有加强弦杆，然后在每组贝雷梁上布置多个浇筑点。

更具体地，每组贝雷梁由2片组成，用支撑架联结，譬如可跨中9节安装上下加强弦杆。各组贝雷梁下部跨中用2道双拼I25a工字钢梁横联，上部可用工字钢梁T25a作为连系梁及分配梁，用U型螺栓与贝雷梁上弦杆扣接；每组贝雷梁上可布置7个浇筑点。

下面以内支撑在同一水平面、临时承力桩为混凝土灌注桩作为具体示例来进行介绍。

在下层围檩支撑钢管施工前，可将基坑中间6根直径φ1000mm钻孔灌注桩桩头凿除至支撑钢管下底面，然后安装水平支撑钢管，并加塞三角木楔确保支撑钢管与临时桩基桩头完全密贴承力；然后在两层围檩支撑钢管之间安装竖向支撑钢管，为确保钢管与钢管垂直安装贴合度及应力分散，在竖向钢管两头各设置0.5m长的带“V”形钢管与横向支撑钢管进行焊接连接，然后通过另一端的法兰与竖向支撑钢管连接；然后在最上层围檩的长钢管顶部安设贝雷梁并延长至钢管桩顶部，横向间距0.9～1.5m/榀不等；然后再自下而上分别安装I16分布工字钢及6mm厚钢板，其中工字钢横向间距0.6m/根。

接着，是布置灌注导管的步骤。

依照横纵向间隔的方式将坑底导管灌注位置逐一处理成漏斗状，接着将灌注导管对应插入各个漏斗区域，并在各灌注导管顶部分别设置集料斗。

更具体地，考虑到基坑尺寸较大，如采用常规技术直接封底，根据水压和混凝土扩展度计算，其单根导管首灌混凝土方量将高达6.5m³/根，则小集料斗难以实现封底，若采用大集料斗，将增加灌注难度和影响平台上方罐车通行。为此，对浇筑工艺进行优化，即：对导管灌注位置坑底事先吸成漏斗状，漏斗譬如以半径0.5m、深0.5m为宜。然后将导管插入漏斗区域，底部埋入漏斗深度0.2m；为保证混凝土封底质量，在整个封底平台内可布置39根直径φ300mm导管，并可在导管顶部设置2个容量为2m³的集料斗分别作业。以此方式，可有效减小导管首灌后混凝土扩展度，保证导管更好埋置于浇筑混凝土中。

按照本发明的一个优选实施例，灌注导管可采用内径φ300mm钢管，每4根桩基间布设1根导管。最外侧桩与围堰间，每2根桩基间布设1根导管。导管位置为：每排7根，共布置10排。共备有导管3排共21根，先灌注完第2排后，将第1排导管拔出并安装到第4排；灌注完第3排后，将第2排导管拔出并安装到第5排。如此循环，直至完成。封底混凝土导管与钢支撑发生冲突，调整导管位置。

接着，是海工混凝土的配制与灌注步骤。

采用碎石、砂和水泥作为主料，粉煤灰和矿渣粉作为添加剂来配制海工混凝土；由基坑两侧对角点向中部区域执行灌注，当灌注点厚度达到设计厚度以下预设数值时停灌，并移至下一灌注位置，直至灌注结束。

按照本发明的一个优选实施例，所述海工混凝土的配料组成优选如下：每立方米的海工混凝土中包含粒径小于25mm的碎石950kg～1050kg、低热硅酸盐水泥200kg～230kg、粉煤灰120kg kg～150kg、矿渣粉70kg～90kg、水150kg～180kg，以及缓凝型减水剂4kg～5kg。此外，在配制所述海工混凝土的过程中，优选在搅拌混凝土之前，对配料采用制冷降温的方式进行处理。

针对海水中的硫酸根离子和氯离子的双重腐蚀问题，本发明通过提高粉煤灰、矿粉等外加剂掺量来进行配合比优化，同时对其具体组成配比进行了研究设计；针对大体积混凝土水化热引起的温度应力所产生的裂缝问题，一是通过降低水泥用量和选用低热水泥降低水化热，二是混凝土搅拌前对原材料譬如采用空调、添加冰块方式进行制冷降温。鉴于浇筑方量大，若首灌混凝土过早凝固，将导致后续混凝土难以灌注，或混凝土结合部质量较差，因此海工混凝土掺入带缓凝型的减水剂。通过以上设计，较多的测试表明，混凝土缓凝时间可不低于15h。

下表1给出了按照本发明所设计的海工混凝土配料的一个具体示例。

表1

按照本发明的另一优选实施例，还可采用以下公式来计算首批混凝土灌注量：

其中，V表示可满足灌注导管首次埋置深度和填充导管底部所需要的首批混凝土灌注量，单位为立方米；d表示所述灌注导管的内径，单位为mm；R表示所述灌注导管的作用半径，单位为m；H_c表示首批混凝土的预设灌注高度，单位为m；h₁表示钢管桩围堰内混凝土高度达到H_c时，所述灌注导管内混凝土柱与管外水压平衡时的高度，单位为m。

此外，如同本领域常规处理地，h₁＝γ_wH_w/γ_c，其中γ_w表示围堰内水的容重，譬如可取10kN/m³；γ_c表示混凝土拌合物容重，譬如可取24kN/m³；H_w表示围堰内水面至泥面的高度，单位为m。

按照本发明的另一优选实施例，封底混凝土浇筑顺序可优选为，第1排(南侧)→第10排(北侧)，每排从2侧向中间使用2台37m汽车泵同时浇筑。此外，优选还可以在支栈桥上各布置1台38m汽车泵，泵车最大布料半径约33m，现场最大布料半径约30m，可满足需要；拌合站内设180型、120型拌合楼各1座，拌和能力约为300×0.5＝150m³/h。拌合站至主墩距离1.5km。拌和站自有10m³混凝土罐车10台，可满足混凝土运输需求。单台汽车泵每小时泵送混凝土约75m3/h，2台基本满足要求。

拌和站设置两台HSZ180型搅拌机，拌和时间按照2min/盘计算，加之上料、卸料时间，一盘混凝土出罐时间为2min30s，单机拌和能力为72m3/h，则最短封底施工时间长达33h40min。鉴于总体灌注时间长，保证混凝土上翻及新旧混凝土结合能力，在封底平台上方设置两处灌注点，由基坑两侧对角点向中部区域灌注，并按照灌注点厚度至设计厚度下30cm左右时停灌，并移至下一点灌注，直至灌注结束。灌注过程中，应严密注意灌注区域附近厚度测点位置混凝土高度。

按照本发明的另一优选实施例，封底作业前，潜水工可以将封底混凝土高度内的围堰壁上的砂土、钢护筒表面吸附的污泥以及超高部分泥土用高压射水清理干净；导管的长度、密封方式及密封性均需验收合格，方能投入使用；备足罐车、持连续下料，其首灌点首次连续灌注混凝土后，导管埋深不少于0.8m；首次灌注成功后，时刻注意监测围堰内壁及浇注点导管旁处砼面标高并记录；当第1个导管附近砼顶面标高接近设计标高时，加大频率观测导管周围砼面标高，当经核实接近设计标高后，即可浇筑下1个导管混凝土；用测深锤每隔一段时间，测出砼表面标高，将原始资料记录下来，随时告诉现场值班技术员，用以指导各导管提升及下料，要求砼均匀上升，以免造成砼面高低偏差过大，同时，也避免导管埋置过浅而使导管悬空，砼浇注终结时，尽量调平砼表面平整度；依次类推。

此外，钢管桩围堰及内支撑施工完成后，应恢复支栈桥和钻孔平台间的便道，同时在围堰顶部搭设施工平台(便道、平台均采用贝雷梁+工字钢+钢盖板组成)已为后续基坑挖沙取土提供物流运输通道，提高施工效率。

对于大型深基坑的开挖而言，优选主要可采用长臂挖机与抽沙泵、吸泥船配合，其中以长臂挖机挖除为主，主要挖出围堰内的沙，并用汽车运至建设方指定的地点堆放，长臂挖掘机需保留便道，由远及近，边拆除盖板及贝雷梁，边进行挖沙，直至便道完全拆除；抽沙泵、吸泥船作为辅助挖出围堰内沙，主要解决长臂挖掘机作业臂受限范围，同时兼顾降水目的，更好保证沙体外漏，提高长臂挖掘机能见度提高施工效率。

此外，当墩承台围堰到达设计高程后，经测量确认位置偏差在设计要求之内后，拆除分配梁，并拔除钻孔平台钢管桩；然后进行吸泥清基，搭设封底砼平台，进行水下砼封底；封底作业前，潜水工将封底混凝土高度内的围堰壁上的砂土、钢护筒表面吸附的污泥以及超高部分泥土用高压射水清理干净。

最后，是海水抽排和混凝土养护步骤。

完成以上灌注后，对基坑内附存海水及时进行抽排；然后，清除混凝土表面浮浆，再利用灌注导管继续浇筑混凝土达到设计标高，最后进行混凝土收面和养护。

作为补充，还对本发明可能运用到的一些附属结构作出具体说明。

按照本发明的另一优选实施例，所述钢管桩围堰结构由多根锁扣钢管桩首尾串联连接构成，还配置有围檩、内支撑和承力桩柱等。此外，还可以由位于围檩和内支撑上部的主体工程结构向外架设延伸形成栈桥，其中栈桥可包括彼此连通的支栈桥和主栈桥。

更具体地，锁扣钢管桩在本发明中可采用CO型钢管桩，其中每一钢管桩上的C型锁扣容纳锁定相邻另一钢管桩上的O型锁扣形成钢管桩围堰，并且C型锁扣的内壁安装具备粘性的弹性体隔水层。此外，所述C型锁扣还具备固定焊板，该固定焊板与所述螺旋焊管保持固定相连且加工成尖端，然后沿着轴线方向切成槽形。

通过这样设计，一方面可以减小钻入阻力，提高施工速度，而且C型锁扣较直端型锁扣腔体内不易进入覆盖物，便于O型锁扣更好进入，同时CO锁扣腔内可能出现的杂物较少；另一方面，通过增设具备粘性的弹性体隔水层，一旦与任何物体接触则难以剥除；同时弹性体延展性强，能更好地填充CO锁扣之间可能存在的间隙，同时该弹性体具有自恢复功能，不论是刀划还是撕扯，均能恢复如初，一旦一次投入使用，则可往返多次使用。

按照本发明的另一优选实施例，为了保证钢管桩施工的线性，优选可在钻孔桩灌注平台的外侧设置长横梁，然后在每侧长横梁上方的内外侧分别布设定位纵梁；此外，优选还在所述定位纵梁上设置导向框，并利用该导向框插打第一根钢管桩至指定深度，接着移动该导向框定位第二根钢管桩且插打至与第一根钢管桩齐平，再返回至第一根钢管桩将其剩余部位插打到位；再次移动该导向框定位第三根钢管桩且插打至与第二根钢管桩齐平，再返回至第二根钢管桩将其剩余部位插打到位……如此循环，直至钢管桩围堰合龙。

更具体地，所述导向框优选包括可开合结构和固定卡件，其中该可开合结构由工字钢上、下表面分别焊接带半圆的钢板制成，并且通过插销进行铰接；该固定卡件由带长条孔钢板和Z字型钢板垂直安装而成，并且采用设置在所述长条孔内的螺杆实现两者之间的固定及上下移动调节。

在施工过程中，可以将导向框安装与已施工的钢管桩上，其中带销轴一端安置于下一根管桩施工侧，并利用管桩固定卡件与管口固定，然后将施工钢管桩通过切口插入进行沉桩施工；当施工第1-2根钢管桩时，采用C型锁扣将导向框下钢板与导向纵梁上翼缘板固定；当施工拐角处第一根管桩时，继续保持销轴同施工侧，不过需将中间主孔置于上一排最后一根管桩上，并同样采用C型锁扣将导向框下钢板与导向纵梁上翼缘板固定，然后从切孔插入管桩施工；翼缘板固定或转角处第一根管桩时使用。

综上，按照本发明的跨海桥水下大体积封底硂连续灌注工艺，能够充分利用围堰结构搭设灌注平台，实现导管法水下混凝土灌注设备的支撑，并优化基底形状减小混凝土首灌方量，同时利用多排导管循环安装与灌注，以及优化改良混凝土性能，保证水下大体积混凝土实现精准、高质量灌注施工，因此尤其适用于海湾滩涂地区之类的桥梁深基坑施工应用场合。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。