锚碇基础工程安全技术

7.2　锚碇基础工程安全技术

北锚碇沉井长和宽分别为67.9m和52m，高度57m，共分11节，入土深度近59m，底节为钢壳混凝土沉井，其余为混凝土沉井。锚碇基础工程包括地基处理、钢壳沉井施工、沉井接高、沉井下沉、沉井封底、填仓和顶盖板施工等一系列施工工序。

7.2.1　地基处理

1.施工方案

地基的处理设计推荐采用砂桩复合地基加固法，临时加固砂桩桩径D＝50cm，桩长L＝12m，砂桩底标高为－12.5m，桩距为85cm，砂桩数量约为5 430根，合计12 800m³。

对地表软弱土层进行砂垫层换填，换填深度4.0m，顶口尺寸为66.4m×82.3m，底口尺寸为58.4m×74.3m。要求换填后现场平板荷载试验承载力大于400kPa，换填数量约为19 565m³。

地基处理加固主要分4个部分：砂桩施工、基坑开挖、砂垫层施工、素混凝土垫块及砂袋施工。

地基加固如图7－6所示。

图7－6　地基加固图

2.地基施工安全技术

（1）向基坑内运送模板和工具时，应用溜槽或绳索系放，不得抛掷。基坑开挖或基础处理完毕后，应对基底进行检查，经验收合格，并形成文件后，方可进行结构施工。

（2）卸料需支搭作业平台时不得影响坑壁和支护结构的稳定，搭设与拆除脚手架应按照脚手架安全技术交底相关要求操作；作业平台的脚手板必须铺满、铺稳；使用前应经检查、验收，确认合格并形成文件，使用中应随时检查，确认安全；作业平台临边必须设防护栏杆、安全梯、斜道等攀登设施。

（3）用起重机向基坑内运送材料时，停机位置与基坑边的安全距离应根据施工荷载、土质、坑深和支护情况确定。现场使用起重机进行吊装作业时，应注意以下要点：

①作业前施工技术人员应了解现场环境、电力和通讯等架空线路、附近建（构）筑物等状况，选择适宜的起重机，并确定对吊装影响范围的架空线、建（构）筑物采取的挪移或保护措施。

②现场及其附近有电力架空线路时应设专人监护，确认机械与电力架空线路的最小距离符合要求。

③吊运材料作业前应划定作业区，设护栏和安全标志，严禁非作业人员入内；吊运作业必须设信号工指挥；指挥人员必须检查吊索具、环境等状况，确认安全。

④现场配合吊运材料的全体作业人员应站位于安全地方，待吊运材料的容器离就位点距离50cm时方可靠近作业，严禁位于起重机臂下。

⑤大雨、大雪、大雾、沙尘暴和风力六级（含）以上等恶劣天气，不得进行露天吊运作业。吊运材料时，吊臂、吊钩运行范围，严禁人员入内；正式起吊前应先试吊，确认正常后方可正式吊装；吊装中严禁超载。

（4）临边作业设防护栏杆应符合国家相关规定。

7.2.2　首节钢沉井施工

1.施工方案

泰州大桥北锚旋沉井共分为11节，第1节为钢壳沉井，其余为混凝土沉井。第1节钢沉井平面形状为矩形，外形尺寸为68.3m×52.4m，平面布置为20个大井孔。第1节钢沉井高为8m，壁厚由2.2m渐变为2.1m。首节钢壳的施工主要包括钢壳制作、现场拼装、工地焊接、钢壳混凝土浇筑等过程。

钢沉井外形尺寸示意图如图7－7。

图7－7　钢沉井外形尺寸示意图

2.钢壳施工安全技术

（1）高处作业必须搭设作业平台，作业平台的脚手板必须满铺且绑扎牢固；上下作业平台必须设安全梯、斜道等攀登设施；作业平台临边必须设防护栏杆；平台、梯道及栏杆在使用前应经检查、验收合格、形成文件记录，并在使用中保持规律性的检查。

（2）沉井侧模应在混凝土强度达到25%时方可拆除，刃脚模板应在混凝土强度达到75%时方可拆除；沉井分节预制时，分节预制高度应依其下沉过程中的稳定性和摩擦阻力，由施工设计确定。底节沉井的最小高度应满足拆除垫木后的竖向挠曲强度要求。

（3）严格执行本工种（岗位）安全操作规程，不违章冒险作业，有权拒绝违章指挥，有责任制止他人违章操作。高处工作平台上或施工作业现场严禁嬉戏打闹。

（4）在吊装施工现场必须设置警戒标志，严禁无关人员进入现场，严禁所有施工人员在吊重、起重臂下停留或通过；吊装人员必须考试合格后持证上岗，特种设备操作人员必须持有特殊工种操作证。吊装作业时必须有司机、司索和信号员同时在场。

（5）当有六级及以上大风和雾、雨、雪天气时应停止模板的吊装作业。雨、雪后应有防滑措施，并及时清理积雪。

（6）模板在浇筑混凝土时应及时组织人员进行观察，对有拉杆螺栓松动或模板变形的应立即进行加固；模板在进行电、气焊作业时，必须有防火措施和专人看守；施工平台上的施工荷载应符合设计要求，不得超载。不得将模板支撑托架随意固定；模板装吊人员必须佩戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋；对安装的模板质量进行监控，发现破损、有裂缝、变形的模板坚决不允许进行安装作业，严禁使用不合格产品。

（7）对模板的吊装、安装（拆除）施工进行安全检查，对起重设备及基础进行检查，随时掌握现场的安全动态，发现不符合要求时，必须责令整改合格后才能继续作业。

7.2.3　混凝土沉井接高

1.施工方案

沉井第2～11节均为钢筋混凝土沉井，其中第2～9节高度为5m，第10节高度为4m，第11节高度为5m。其中第2节壁厚2.4m，隔墙厚2.2m；第3～10节壁厚2.0m，隔墙厚1.4m。第10节因锚固系统预应力张拉需要，后排井壁及隔墙仅浇筑3.0m高，前排浇筑4.0m。第11节沉井不设置隔墙，井壁厚1.5m。

沉井接高施工主要包括接高吊装设备的安装和布置、钢筋骨架的搭建、模板施工、混凝土的浇筑及接高质量的监督检测等过程。

图7－8　沉井平面分区图

为加快施工进度，减轻施工吊装及混凝土浇筑设备的负担，单节沉井在横断面上拟分4个区，施工时根据对称原则，每2个区对称接高，形成流水作业。接高时，首先施工2个白色区域，再施工2个黑色区域。

平面分区如图7－8所示。

2.沉井接高安全技术

（1）加强施工人员现场管理人员对安全守则的学习。

（2）对安全设施、设备、防护用品进行严格的检查验收，必须按照安全防护的技术措施方案执行。

（3）所有进入施工现场的人员必须戴好安全帽，沉井内工作人员要穿救生衣，并按规定配戴安全带等安全工具。

（4）施工现场内的管理人员、特种作业人员必须持证上岗。对各施工作业组还应进行培训、考核。大型专用设备操作应按安全操作规程严格进行，上岗前必须经过专门培训，考核合格后方可上岗。

（5）施工作业搭设的扶梯、工作台、脚手架、护身栏、安全网等必须牢固可靠，并经验收合格后方可使用，不准攀登模板脚手架或绳索上下。

（6）地面供水管泥浆管线必须符合设计排水量的要求，其铺设不得影响其他工作的进行，并不得发生渗漏现象，线路安装前必须对所使用的电箱电线进行绝缘测试，电箱电线的负荷必须和设备匹配。

（7）从开始施工起，每天由专人观测降水井内水位，并做好记录。每次降水深度不能过大，控制在开挖面以下1m左右。对于水位变化异常的情况，应及时研究，采取处理措施。

（8）施工前在堤坝内侧布置不同深度的观测孔。如遇到因强抽水而导致江岸边水位下降较大，应采取措施保证坝体周围的地下水水力平衡，从而确保坝体安全。

7.2.4　沉井下沉

1.施工方案

通过下沉计算、施工工效、下沉精度控制、施工风险控制等几个方面比选，采用部分降排水下沉施工。根据降水施工方案和降排水下沉施工对长江大堤的影响研究分析，沉井降排水下沉3节，下沉深度15m，最大降水深度不超过20m，并设置信息化施工监控，实际施工时根据监测结果调整降排水下沉深度。对下沉过程中刃角反力及土层阻力进行监测，根据监测数据调整接高下沉次数，在不排水施工阶段尽量多次接高一次下沉，提高施工工效。

2.沉井下沉风险及控制措施

（1）沉井下沉过程中的助沉措施

沉井在下沉过程中，如果遇到特殊的地质情况，很可能会使得沉井刃脚处的支撑力较大，沉井下沉变得困难。当沉井难于下沉时需采取辅助措施进行助沉。通过计算，北锚沉井在下沉至－33m（刃脚踏面标高）时，需要采取助沉措施。

根据本项目的特点，经方案比选，采用以空气幕助沉为主要措施，并以排水助沉、高压射水助沉为辅助助沉方案。

（2）避免翻砂措施

下沉过程中出现翻砂的主要原因是井底出现空隙和通道，内压力又小于外压力，使井外砂砾涌向井内，小翻砂可能加速沉井下沉，大翻砂有可能造成沉井突然下沉、倾斜及井壁开裂等严重后果。采取措施如下：

①避免下沉吸泥过程中形成刃脚下翻砂通道。吸泥采用小锅底形式，即刃脚和隔墙底部始终埋于土中。

②下沉工艺适当，保持水压。下沉过程中，随时保证井内水压力大于外部水、土压力，下沉时适时补充井内水头，保持井内水头高出地下水位2m以上，以防止井底翻砂。

③利用深井进行井外降水，形成反压力，防止翻砂。

（3）混凝土浇筑过程中的下沉量控制

由于本工程地基的承载力相对较小，而每次混凝土浇筑的方量大，使得沉井在混凝土浇筑过程中可能出现大距离的下沉。针对此问题，采取以下措施进行处理：

①在沉井下沉过程中，采用空气幕进行助沉。当沉井下沉到预定位置后，再浇筑下一节沉井混凝土，此时可将沉井的下沉量控制在预定范围内。该方案适用于节沉井的下沉施工。

②将一节沉井分块进行浇筑，使得每次浇筑过程中，沉井的下沉量都相对较小。

③在降排水下沉阶段，接高时采用回灌水方式，增加沉井的浮力来控制下沉量。

（4）沉井下沉施工预防及纠偏、纠扭措施

沉井的平面尺寸巨大，下沉深度深达57m，下沉过程中依次要穿越淤泥质亚黏土层、粉砂（松散）、粉砂（稍密、中密）、亚黏土（混粉砂）、粉细砂（密实）等多种土层，各土层的力学性质复杂，沉井在下沉过程中难免会发生倾斜及平面、高位置的偏差等施工误差。为了将施工误差降低到最小，在沉井下沉施工中必须制定以预防为主、有偏必纠的施工措施。

①防偏措施

进行合理的地基加固，确保底节钢壳沉井拼装及混凝土浇筑过程中沉井不发生倾斜和过大的沉降；本沉井长宽比为1.306，后期不易产生偏斜，施工精度控制重点在前三节。在前三节采用易于控制的降排水下沉施工方法，使沉井形成正确的下沉导向，确保沉井下沉精度。除土施工采用同步对称，采用先中间后四周的顺序；沉井接高时混凝土浇筑同步对称进行。

②纠偏、纠扭措施

在沉井下沉前期阶段以偏吸泥、偏取土为主要纠偏方案；在沉井下沉后期以空气幕纠偏为主要纠偏方案，以偏吸泥、偏取土为辅助纠偏方案。

3.沉井下沉施工注意事项

（1）沉井取土下沉时使沉井保持均匀、平稳对称、分层均匀地取土，分层厚度控制在50cm以内，使沉井保持均匀、平稳、缓慢地下沉，防止沉井倾斜和开裂。

（2）沉井取土下沉，采取小锅底形式，即必须全截面支撑，隔墙下不能悬空。

（3）严禁局部超挖过深使下沉不均，严禁刃脚下掏空过多，对刃脚处吸泥机吸泥范围要严格控制，吸泥范围在距沉井刃脚2.0m距离处应停止，一旦需要射冲刃脚上的土时要做到对称、均匀，且吸泥深度不宜太大，以防刃脚处悬空而发生沉井突沉。

（4）不排水取土施工前，应测量井内水位和地下水位标高，并控制好排水量对井内水位的变化。吸泥施工中，由于空气吸泥器排水量较大，要注意保证井内水头比井外地下水位高2m以上。

（5）空气吸泥机吸泥管口距离井内土面为0.15～0.50m，以能有效地吸出最稠的泥浆为度，水枪压力应大于2MPa。吸泥时应注意经常变动位置，保持平衡，使井内土面高低均匀，以防沉井下沉产生倾斜。靠近刃脚及隔墙的土如不能向锅底坍塌时，可用高压水将土冲向锅底再行吸出。

（6）加强沉井下沉过程中的测量控制和检测，测量检测内容包括沉井倾斜度、沉井顶面各测量控制点的平面位置偏差、标高、扭转度、长江大堤的变形。要及时对测量结果进行分析，一旦发生异常，应立即停止取土下沉，并采取措施进行调整，确保防洪大堤的安全。为了随时掌握吸泥情况，应经常用绳尺测量井底土面高度，吸泥管应据此移动位置。

（7）沉井下沉过程中，应随时了解土层情况，做好下沉时的施工、质检记录以及实际穿过土层的地质剖面图备查，并抄报监理工程师。下沉时应随时注意正位，每工班至少检查一次，每下沉1m检查不少于一次。

（8）经过泥浆净化器处理的泥砂要及时外运至业主和监理指定的弃土场，禁止在沉井周围堆放过多的弃土。

（9）对于沉井倾斜、下沉很少或不下沉时，如系刃脚局部被石块或埋设物搁住，要及时查明原因并处理。

（10）采用空气吸泥机下沉时，沉井内壁表面不能有凸出插筋或其他障碍物，以免在提升吸泥器时损坏吸泥设备。

（11）空气吸泥机吸泥时，为了防止吸泥装置堵塞，在停止吸泥时应先将吸泥管提升到一定高度，再关闭进气阀。在吸泥时，应经常检查进气压力，以防压力下降使排泥管内泥浆灌入空气箱或进气管内造成堵塞。同时，在施工过程中，应防止混凝土碎块、碎木头、草袋及其他杂物坠入井底，以致吸泥时将空气吸泥器堵塞。

（12）当沉井下沉至设计标高以上2m时，应适当放慢下沉速度，控制各个井孔的出土量，保持各个井孔内除土面标高基本一致，避免沉井下沉过程中对基底土层的更大扰动，使沉井平稳下沉到设计标高。

（13）沉井下沉临近设计高程时，需严格控制沉井下沉量。沉井下沉末期与沉井清基同步进行，以保证沉井准确下沉到设计高程，同时尽量减少对基底土层的扰动，避免引起翻砂。

（14）吸泥机施工在黏土层以冲为主，在砂层以吸为主。

（15）注意对沉井外侧土体的保护，设置排水沟，及时将沉井外侧积水排走，以免浸泡土体。

7.2.5　沉井封底

1.施工方案

北锚碇沉井总平面面积为3　578.92m²，封底净面积约2 551.92m²，通过隔墙将整个沉井分为20个隔仓。沉井封底厚度10m，设计水下封底混凝土C30总方量约27 794m³。沉井共计20个隔仓，分为3种不同的类型，其隔仓形状、大小基本上一致，只在倒角上有所不同，单个隔仓最大混凝土方量约1　400m³，隔仓最大面积128.43m²，隔仓最小面积126.90m²。

图7－9　沉井逐孔封底施工顺序

北锚碇沉井封底混凝土总方量达27 794m³，采用导管法进行水下混凝土封底，封底方法按逐仓进行。为保证施工速度和对称进行，拟采取从中间四孔开始对称地向四周进行，封底时逐仓连续进行封底，直到所有隔仓封底完成。

沉井逐孔封底施工顺序如图7－9所示。

沉井下沉就位后，首先进行清基，并进行检测，检查合格后在沉井顶面搭设工作平台，布置机械设备，准备进行混凝土浇筑工作。

沉井封底施工流程图如图7－10所示。

图7－10　沉井封底施工总流程图

2.沉井封底施工安全技术

（1）吊装作业人员必须经培训考核合格后持证上岗，特种作业人员必须持有特殊工种操作证。吊装作业时必须有司机、司索和信号员。

（2）沉井作业人员必须正确佩戴安全帽、穿救生衣，高空作业时系好安全带并穿防滑鞋。

（3）封底平台上的施工荷载应符合设计要求，不得超载。

（4）当有六级及以上大风和雾、雨、雪、冰冻等恶劣天气时应停止吸泥下沉作业。雨、雪后应有防滑措施，并及时清理积雪。

（5）在封底施工现场必须设置警戒标志，严禁无关人员进入现场，严禁所有施工人员在吊物、起重臂下停留或通过。

（6）施工区必须设置安全标志和灭火器材；夜间施工时必须有充足的照明；施工作业时，通道上必须要清理所有杂物，防止杂物坠落伤人。

（7）施工现场在进行电、气焊作业时，必须有防火措施和专人看守。

（8）对已经搭建好的作业平台进行监控，发现缝隙、构件连接等问题时坚决不允许继续作业，严禁不合格产品投入使用。

7.2.6　填仓及顶盖板施工

1.填仓施工方案

封底完成并检测合格之后，按设计要求对隔仓进行填仓施工，中跨侧方向8个隔仓灌水，引桥侧方向12个隔仓进行片石注浆，沉井填仓高度39.1～40.1m，片石注浆的12个隔仓总方量60 270m³。填充水方量共40 650m³。

沉井填仓示意图如图7－11所示。

图7－11　沉井填仓示意图

（1）片石压浆施工

压浆片石填充物为60 270m³，工程量大，一次性施工难以实现，同时考虑到填仓应均匀对称同步施工，采用分孔分层施工。施工中投入4套设备分3次完成片石压浆的填充施工。施工顺序采取从中间向周边进行，每次填充4个隔仓，每个隔仓在高度上再分3层。

沉井填仓施工组织如图7－12所示。

图7－12　沉井填仓施工组织

（2）隔仓注水施工

由于井孔内的注水属于沉井的永久性结构，因此，施工前应根据设计要求对施工用水进行水质分析，对沉井钢筋、硅腐蚀性超标的水源，必要时采取措施净化施工水源。

北锚沉井8孔注水填仓采用沉井下沉中使用的2台400m³/h低水泵施工，水质分析合格后即可进行。注水应和填充片石同步进行，以防止沉井发生偏斜。

2.顶盖板施工方案

北锚沉井顶板平面尺寸为50.536m×49.0m，顶板混凝土方量达12 009.9m，为大体积混凝土施工。

沉井顶板施工共分为5层，第一次安装顶板底层钢筋以及剪力钢筋，水平钢筋和剪力筋安装到＋4.0m，架立钢筋安装至首层浇筑顶面以上1.0m，便于下次钢筋接头错开。第二次在第一次的基础上安装架立钢筋，剪力筋安装至＋5.0m，以后各层均以一次浇筑高度1m接长钢筋。模板片石压浆部分的底模安装前将压浆混凝土找平即可施工，填水的8个隔仓按照设计要求先进行底模梁施工，底模梁施工完成之后再进行顶盖板底模施工。

沉井顶盖板属大体积混凝土施工，采取综合措施防止出现温度应力裂缝是确保顶板质量的关键，施工前进行专项温控方案设计，利用专业软件进行温度场、温度应力仿真计算及温控设计，加强预报内、外温度监测，以便准确掌握情况，及时采取相应对策。

3.填仓及顶盖板施工安全技术

（1）作业人员进入施工现场必须戴好安全帽，配置安全装备。夜间作业应有充足的照明。

（2）各技术工种必须经过培训并经考核取得合格证方可持证上岗操作，杜绝违章作业。

（3）严格按有关规定安装线路及设备，用电设备需安装地线，不合格的电气器材严禁使用。

（4）建立严格的定期保养制度，严禁机械设备超负荷使用、带病运转和在作业运转中进行维修。大型机械的保险、限位装置防护指示器等必须齐全可靠。

（5）施工作业搭设的扶梯、工作台、脚手架、护手栏、安全网等必须牢固可靠，并经验收合格后方可使用。

（6）人员上下通行要经由斜道或扶梯，不准攀登模板、脚手架或通过绳索上下。

（7）作业用的料具要放置稳妥，防止打滑或掉落。