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破解世界最大水中沉井浇筑难题

仲春时节,在长江之上,江苏常泰长江大桥的施工现场响起阵阵掌声,大桥5号墩沉井完成4.7万立方米封底混凝土浇筑。

常泰长江大桥是世界首座集高速铁路、城际铁路、一级公路为一体的过江通道。二航局承建的5号墩沉井,是目前世界在建最大的水中沉井基础,共分为36个隔仓,其中每个隔仓面积约110平方米,封底厚度11.5米。如何把如此大体量的混凝土精准高效地输送到水下指定位置,是整个浇筑过程的最大技术难题。

浇筑前,沉井钢壳四周着床,河床横截面大致呈“U型”,清理河床后,部分隔仓底部的刃角大约有2米悬空,浇筑下去的混凝土很有可能流动到其它隔仓,影响每个隔仓的精准浇筑。方案研讨会上,在团队成员的集思广益下,大家决定先采用碎石封堵刃角下的悬空部分,再浇筑混凝土,使得沉井底部处于一个平面,最后进行全面封底。

实施方案确定了,可要想实现水下混凝土的精准输送,集料斗的改造升级更为关键。集料斗是一种输送混凝土的装置,市场上的集料斗最大约18立方米,无法满足浇筑的“胃口”。现场负责人孙发明很快意识到改造升级集料斗势在必行。他带领团队成员从现场勘测收集数据,反复建模设计图纸,结合混凝土流动性等,设计出了40立方米的大型集料斗。按照设计,集料斗共分为4层,顶层是40立方米的大料斗,中间两层均为20立方米的料斗,底层是4个1立方米的小料斗。料斗间采用溜槽连接,小料斗下口连接几十米长的导管,进而插入隔仓,直接实现混凝土精准输送。

水下混凝土的浇筑实现了精准输送,可是如何进一步提高浇筑效率呢?为防止混凝土浇筑过程中遇水离析,项目团队选择了拔塞法,即浇筑前,用塞子堵住导管上口,用泡沫封住导管底口;浇筑时,将塞子拔出,混凝土靠重力快速落下,实现无水状态下沉到井底。浇筑过程中,导管要埋于已浇混凝土内一定深度,可是埋藏深度的选择却是个大难题,深度过长容易发生堵管,过短便导致混凝土遇水离析。孙发明带领团队成员对最优埋藏深度展开技术攻关,通过反复试验,确定埋于混凝土3到5米区间浇筑效率最高。

但在实际浇筑中,水下情况复杂多变,堵管现象在所难免。有一天,孙发明在巡检时察觉导管发出“噗通、噗通”的声响,他立即意识到:“坏了,堵管了!”经过监测分析,原来是放料速度太快,造成气堵。孙发明凭借多年经验,当场提出解决方案,即用塔吊慢慢上提导管,每提20厘米监测1次,既可保证施工安全,也可观察水下混凝土状态。“当导管被提出3米后,混凝土就掉下去了。”孙发明说道。此外,孙发明还组织制定了堵管应急预案,加强对巡检人员的技术交底,为实现高效浇筑奠定了基础。

如今,随着5号墩混凝土浇筑的持续推进,沉井基础总重已经突破了32万吨,稳稳地矗立在滚滚的江水之中。

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