魯志剛

摘要：結(jié)合公司武漢地鐵21號(hào)線跨灄水河特大橋的17#/18#/19#水中墩深基坑施工實(shí)踐，在水中墩承臺(tái)基坑深度15m～16m情況下，應(yīng)用雙排18m拉森Ⅵ銅板樁臺(tái)階式圍堰和雙重管高壓旋噴樁堵漏技術(shù)，成功實(shí)施了3個(gè)水中墩柱，為今后同類工程施工提供現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)及參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水中墩；臺(tái)階式組合圍堰；拉森銅板樁；組合圍堰

一、水中墩承臺(tái)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

17#橋墩承臺(tái)圍堰采用拉森Ⅳ型鋼板樁，樁長(zhǎng)15m，平面尺寸為8.6m×15.9m，布置4道內(nèi)支撐（5月前如有超過(guò)18m水位洪水，則外圍再打設(shè)一道鋼板樁，形成臺(tái)階式擋水圍堰）。圍堰封底混凝土厚0.6m，開(kāi)挖底高程為5.454m。17#墩位在標(biāo)高0.7m處有蘊(yùn)含承壓水的含粘土質(zhì)礫卵石層，基坑底距承壓水層頂面的最小距離4.354m，承壓水頂部為粉質(zhì)粘土不透水層，暫不考慮承壓水頭影響，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)參考圖1。

18#橋墩承臺(tái)圍堰采用拉森Ⅵ型鋼板樁（SP-U 400*170*15.5，材質(zhì)SY295），樁長(zhǎng)18m，圍堰平面尺寸為15.5m′12.5m，布置4道內(nèi)支撐（5月前如有超過(guò)18m水位洪水，則外圍再打設(shè)一道鋼板樁，形成臺(tái)階式擋水圍堰）。承臺(tái)底高程為5.594m，封底混凝土厚0.6m，圍堰基坑開(kāi)挖底高程為5.0m。18#墩位在標(biāo)高一5.31m處有蘊(yùn)含承壓水的含粘土質(zhì)礫卵石層，基坑底距承壓水層頂面的最小距離為9.904m，承壓水頂部為粉質(zhì)粘土不透水層，暫不考慮承壓水頭影響。

19#墩承臺(tái)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)同18#墩，基礎(chǔ)承臺(tái)底高程為5.969m，封底混凝土厚0.6m，圍堰基坑開(kāi)挖底高程為5.369m。19#墩位在標(biāo)高0.41m處有蘊(yùn)含承壓水的含粘土質(zhì)礫卵石層，基坑底距承壓水層頂面的最小距離僅4.559m，承壓水頂部為粉質(zhì)粘土不透水層，暫不考慮承壓水頭影響，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖1。

二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力檢算

17#～19#承臺(tái)開(kāi)挖均位于灄水河河床，地質(zhì)從上到下為素填土（1-2）、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（3-4）層，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土含水率36.9%，呈流塑～軟塑狀態(tài)。17#～19#橋墩河床標(biāo)高14.8m，冬春季節(jié)河床干涸，2016年汛期到來(lái)較早，水位上漲較快，到5～6月份時(shí)，已經(jīng)上漲至標(biāo)高18～21m左右。

根據(jù)地勘資料，17#、18#、19#水中墩深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算采用理正基坑7.0軟件計(jì)算，內(nèi)支撐剛度采用Midas計(jì)算受力變形性能估算，評(píng)審后采用武漢本地深基坑軟件天漢軟件進(jìn)行復(fù)核。

（一）鋼板樁受力計(jì)算

（1）17#橋墩理正深基坑軟件計(jì)算時(shí)采用的是FSP-Ⅳ鋼板樁，計(jì)算得鋼板樁彎矩絕對(duì)最大值為206.5KN·m，則鋼板樁受彎應(yīng)力：

受彎應(yīng)力滿足要求。

（2）18#/19#橋墩理正深基坑軟件計(jì)算時(shí)采用的是FSP-Ⅵ鋼板樁，計(jì)算得鋼板樁彎矩絕對(duì)最大值為491.8KN·m/525.7KN·m（因經(jīng)典法采用過(guò)多假設(shè)，所有彎矩取值按彈性法計(jì)算結(jié)果取值），則鋼板樁受彎應(yīng)力：

（二）電算過(guò)程及結(jié)果

17#～19#墩圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算采用理正基坑7.0軟件計(jì)算，內(nèi)支撐剛度采用Midas計(jì)算受力變形性能估算。由計(jì)算結(jié)果可知：18#、19#墩支撐梁在380KN/m的荷載作用下，其最大變形僅為7.8mm，支撐體系變形小，剛度大，能滿足施工要求。18#及19#墩支撐梁、鋼管支撐最大組合應(yīng)力為129.6MPa，小于材料屈服強(qiáng)度235MPa，滿足強(qiáng)度要求。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定、抗隆起驗(yàn)算、抗管涌驗(yàn)算滿足要求。

三、鋼板樁臺(tái)階式圍堰施工過(guò)程

17#～19#墩基坑鋼板樁插打，采用1臺(tái)80T履帶吊和1臺(tái)90KW振動(dòng)錘施工。在實(shí)際插打鋼板樁過(guò)程中，由于鋼板樁較長(zhǎng)，有變形，有部分18m鋼板樁反復(fù)插拔仍無(wú)法插入，考慮到施工進(jìn)度，現(xiàn)場(chǎng)決定采用不鎖扣連接，鋼板樁之間采用搭接10cm布置方式進(jìn)行插打。

在17#～19#水中墩基礎(chǔ)開(kāi)挖過(guò)程中，灄水河水位不斷上漲，在水下10m深度位置圍堰出現(xiàn)多處滲漏水，較深位置甚至呈噴射狀，經(jīng)圍堰背后回填煤渣、棉被、黏土堵漏后，仍無(wú)法止漏，個(gè)別位置滲漏水將圍堰背后土層洗刷掏空。后經(jīng)過(guò)商議，在原單排鋼板樁圍堰外側(cè)2m，再插打一排鋼板樁圍堰止水，此鋼板樁不插打到底，頂部高于水面2m，僅為擋水作用，形成臺(tái)階式圍堰。由于內(nèi)側(cè)鋼板樁背后土層被掏空，此措施仍無(wú)法止漏，開(kāi)挖時(shí)不斷出現(xiàn)新的漏水點(diǎn)，噴射狀滲漏水，此起彼伏。4月份水位持續(xù)迅速上漲（最高2016年7月10日，水位26.2m），在18#基坑開(kāi)挖到底時(shí)，水位21.23m，導(dǎo)致18#水中墩基坑施工深度增加到15.64m。

后決定采用鋼板樁+雙重管高壓旋噴樁組合圍堰進(jìn)行堵漏止水，在鋼板樁上搭設(shè)型鋼平臺(tái)，在鋼板樁背面打設(shè)一排φ800@400雙重管高壓旋噴樁，水泥耗量300kg/m，并在水泥漿液中摻加一定比例的水玻璃，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水玻璃配比調(diào)制試驗(yàn)，掐表計(jì)時(shí)，漿液凝固時(shí)間調(diào)整為>60分鐘。高壓旋噴止水帷幕完成后，重新進(jìn)行基坑抽水，基坑無(wú)滲漏，止水良好，順利在2016年洪峰來(lái)臨前完成了墩身施工。

四、結(jié)語(yǔ)：

針對(duì)基坑深度在10～15m的水中墩深基坑，可采用18m雙排臺(tái)階式拉森Ⅵ型鋼板樁+外側(cè)雙重管高壓旋噴樁（摻水玻璃）止水帷幕形式，第一排鋼板樁（內(nèi)側(cè)）擋土，第二排鋼板樁（外側(cè)）擋水，鋼板樁底部可高于承臺(tái)底部，稱為臺(tái)階式圍堰，兩排鋼板樁間距2m～3m。此臺(tái)階式圍堰經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，可滿足10～15m深度水中墩施工安全要求。由于此方案棄用了原有的水中墩鋼套箱方案，可極大的節(jié)省造價(jià)，加快施工進(jìn)度，便于施工，在河流湖泊區(qū)域施工水中墩，有較大的應(yīng)用前景。