深水单壁钢套箱围堰封底混凝土桩周漏水处理技术

姚正斐

【摘 要】深水基础钻孔桩施工质量直接影响着承台基础围堰施工质量，现以铁路工程某特大桥为例，采用“先桩后堰”法进行深水基础施工时，当单壁钢套箱围堰浇筑完封底混凝土达到设计强度进行堰内抽水时，发现桩周严重漏水，后来经过现场调查、分析成因、专家讨论后确定“封、堵、注、排”的方案，成功完成了漏水点的处理，保证了承台混凝土的施工质量，可为今后类似工程提供参考。%The construction quality of bored pile in deep water foundation directly affected the quality of pile caps of basic cofferdam construction.Taking the project of an extra-large railway bridge as an example,the “weiring after piling”method was adopted in deepwater foundation construction,when the single wall steel casing cofferdam pouring subsealing concrete reached the design strength of the weir pumping,we found serious water leakage around piles.After the field survey and analysis of causes,the program on the “sealing,blocking,pouring and pumping”was made after

experts’discussion,the successful completion of the treatment for the water leakage point ensured the construction quality of concrete pile caps, which could provide references for similar projects in future. 【期刊名称】《铁道建筑技术》 【年(卷),期】2015(000)007 【总页数】4页(P69-72)

【关键词】钢套箱围堰;漏水;处理 【作 者】姚正斐

【作者单位】中铁二十二局集团第三工程有限公司 福建厦门 361000 【正文语种】中 文 【中图分类】U443.162

1 工程概况

铁路工程某特大桥设计以(60+2×100+60)m双线连续梁跨越河流，其中7#、8#、9#墩为连续梁主墩，属水中墩，水深6～7 m。单个水中墩基础采用12根φ2.0 m钻孔桩，承台高度4.0 m，钻孔桩施工时钢护筒采用厚度10 mm钢板卷制而成，直径2.3 m。桩基础施工采用“先桩后堰”法施工，围堰结构形式为单壁钢套箱围堰。 1.1 地质情况

7#、8#、9#水中墩河床处地质由河床面往下依次为:(4)1层细圆砾土，灰黄色，灰褐色，中密，饱和，含卵石及漂石;(7)2层Klz含角砾晶屑熔凝灰岩，紫褐色，强风化。 1.2 基础施工方案

钻孔桩施工采用“先桩后堰”法方案，即先搭设钢栈桥，再搭设钻孔桩施工平台和插打直径为2.3 m、壁厚12 mm的钢护筒，完成后进行钻孔桩施工。桩基采用声波透射法检测合格后将钻孔桩施工平台改建成围堰拼装、下放平台，再开始单壁钢套箱围堰拼装、开挖下沉、浇筑封底混凝土等施工，待封底混凝土强度达到一定强度后抽水、凿桩头、施工深水承台。

1.3 钢套箱围堰设计情况

7#、8#、9#墩承台尺寸设计为 13.8 m×19.1 m×4 m，考虑堰内作业空间，每边加宽1.2 m，因此钢套箱围堰结构平面尺寸为16.2 m×21.5 m，高度10.9 m，封底采用 C20 混凝土，厚度2.0 m。 2 漏水点情况

9#墩单壁钢套箱围堰采用堰内外大开挖下沉的施工方案。在围堰施工过程中，无论从围堰的加工、拼装、下沉还是封底混凝土浇筑都是依据7#、8#墩单壁钢套箱围堰施工总结的成功经验有序实施，但9#墩在浇筑完成封底混凝土，达到设计强度进行堰内抽水至封底混凝土面时，发现12#桩周有渗水现象，且越渗越大，继而出现大量涌水，流量达1.43 m3/s，涌水中夹杂大量的砂和细砾石，数小时后漏水点的范围逐渐扩散，呈月牙状，沿桩周环向达桩周长度的一半，如图1所示。 图112 #桩漏点处平面示意(单位:m)

围堰内抽完水的状态是在8.7 m高的水头压力下，12#桩周漏水点逐渐扩散致使高水头压力将围堰外侧河床砂卵石沿着漏眼冲压入堰内，覆盖在12#桩周，该处钢套箱围堰封底混凝土底部被掏空，如图2所示。 3 漏水原因分析

根据钢套箱围堰内12#桩周从渗水到涌水瞬时拍得的视频、照片及潜水员水下摸排情况，判定漏眼位于桩身与钢护筒之间，主要是桩身(直径2.0 m)与钢护筒(直径2.3 m)之间泥夹层被水冲透的原因造成的。随后组织了项目内外专家就水上钻孔桩施工质量缺陷的原因进行分析，其主要有以下几点: 图2 12#桩漏点处立面示意 3.1 混凝土灌筑前泥浆比重太高

主要是钻孔桩在水下混凝土浇筑前清孔未达到验标要求，出现了混凝土灌筑过程中孔内泥浆翻浆不畅，导致除混凝土之外的其他杂物附着在护壁上出现部分缩孔现象。

3.2 混凝土灌筑时间过长

水中桩基直径为2.0 m，设计混凝土方量大，在混凝土灌筑过程中未及时供料导致整个水下混凝土灌筑过程持续时间太长。 3.3 桩基混凝土灌筑时水头压力大

灌筑水下混凝土时，桩顶以上水头高度太大，最高达17 m，再加上泥浆比重大，在灌注桩头部位水下混凝土时因压力差过小而使浮渣、泥浆等未随着混凝土灌筑面上升，出现了钢护筒内壁上附着泥夹层的现象。 3.4 钻孔过程中塌孔

在钻孔桩施工过程中若出现塌孔现象也可使桩基混凝土与钢护筒之间不密实，影响钢套箱围堰封底混凝土的效果。 4 处理措施

事故发生后，邀请专家亲临现场实地查勘，并对事故进行详细、全面的分析，确定采用“围堰内、外漏眼封堵、注浆”的方案。 4.1 施工流程

围堰外侧封堵混凝土浇筑→围堰内漏眼周围涌入砂卵石清理→漏眼清孔→安装注浆管→漏眼封堵混凝土浇筑→注浆→堰内抽水→凿桩头→承台施工。 4.2 施工工艺 4.2.1 围堰外侧封堵

针对12#桩周处围堰底部被掏空，采用C35混凝土水下灌筑法对被掏空部位进行封堵，灌筑混凝土至原河床面标高。水下混凝土坍落度控制在220～240 mm之间，确保混凝土的和易性和流动性。在整个混凝土水下灌筑过程中，都要安排潜水员潜入水中检查混凝土灌筑效果，确保围堰外侧空洞部分全部被填、堵密实。 4.2.2 漏眼清理

安排2名责任心强的潜水员在水下通过吊车吊兜将淤积在12#桩周的砂卵石清理

干净，然后利用掏勺或采用手掏方式将封底混凝土面以下漏眼中松散的砂卵石掏出来并用高压水枪冲洗干净，掏除漏眼中砂卵石，应尽可能掏得更深，保证漏眼至少被掏深50 cm以上。 4.2.3 安装注浆管 4.2.3.1 注浆管加工

注浆管采用外径 φ48 mm、壁厚3.5 mm的钢管，注浆管采用焊接接长，焊缝要严密，保证注浆时不漏浆。管的长度根据漏眼深度与封底混凝土面至作业平台之间的距离计算确定，在作业平台以上预留一定的作业长度。注浆管插入端管口加工成楔形，在距管口1 m范围内打孔，孔呈梅花形布置以利于喷浆，并用钢板封堵管口，避免出现管在插入过程中遇泥巴、杂物时发生堵管现象(如图3所示)，上管口焊接DN50 mm型球型固定阀，注浆结束后立即关闭阀门，以使压注完的浆液不外流。

图3 注浆管插入及布孔示意 4.2.3.2 搭设操作平台

利用钢套箱围堰水面以上钢围囹作支撑，搭设简易操作平台，保证插管及注浆时作业人员方便操作和安全。 4.2.3.3 插入注浆管

利用搭设完的作业平台，在12#桩周漏眼中插入注浆管，按照沿桩周长不大于0.8 m/根的间距布置。管插入漏眼后，在作业平台上通过人工锤击，让管插入更深。 4.2.3.4 注意事项

插入后要保证管口1 m范围的梅花孔全部伸入漏眼中，管插入到位后在操作平台上进行简单焊接固定，防止注浆过程中晃动而影响注浆效果。 4.2.4 水下混凝土封堵 4.2.4.1 混凝土设计

桩周钢护筒与桩身之间夹层空间小，且沿桩周扩散，无法采用常规的导管法灌筑水下混凝土，同时考虑到水下封堵混凝土密实性要求和水下混凝土灌筑无法使用振捣棒的特殊性，决定采用C50细石混凝土在水压力作用下自流密实，配合比由试验室根据铁路箱梁使用C50配合比优化而来，此配合比中的粗骨料全部采用粒径5～10 mm的细石替代配制而成，其他相关参数不变，坍落度控制在180～220 mm之间，保证混凝土的密实性和流动性。 4.2.4.2 混凝土拌制

混凝土在拌和站按照试验室优化后的配合比集中拌制，罐车运送至施工现场，避免现场长时间等待确定单次运送方量为1 m3。 4.2.4.3 混凝土灌筑

灌筑前安排潜水员在漏眼内插入φ110 mmPVC管作为水下灌筑导管，插入深度满足首袋混凝土灌入后下管口有一定的埋深。混凝土运送至施工现场后，将混凝土装入防水编织带(普通编织带内配防水薄膜)，吊车吊运至水下桩周漏眼处，潜水员打开编织袋口套在PVC管口上，用扎带绑扎牢固后再将编织袋内混凝土通过PVC管灌入漏眼，如是反复直至灌满，用钢筋头插捣密实。

在灌筑混凝土时制作好同条件养护试块和标准养护试块，以判定封堵混凝土强度，为下道注浆工序提供依据。 4.2.5 注浆

待封堵混凝土同条件养护试块强度达到30 MPa时(20℃以上气温时约3 d)开始注浆，浆液采用Po42.5水泥与铁路箱梁早强支座砂浆料(HL-400)按1∶1配合比配制而成，采用注浆压力为1 MPa的注浆机，注浆时压力控制在0.5～0.7 MPa之间。初次注浆完成后，按初次注浆次序进行补注浆，每根注浆管需补注3次直到注浆饱满后关闭注浆管开关。

在注浆时制作好同条件养护试块和标准养护试块，以判定水泥浆强度，为下道工序

开展提供科学依据。 4.2.6 堰内抽水

封堵混凝土和水泥浆强度均达到设计强度的85%时可进行抽水作业［1］，经检查无渗水或仅有少量渗水时，采用水泵抽排，随即进行承台施工。 5 结束语

深水钢套箱围堰近年来广泛应用于桥梁深水基础施工，具有快速、无需大型设备等特点［2］，因其大多工作内容需在水下进行，故存在着诸多不确定因素和极大的安全风险。为保证施工质量，根据施工过程中经验总结现提出以下几点建议: (1)从钢围堰的加工、拼装、下沉到封底混凝土浇筑的各个工序施工都要做到精细控制，万无一失，确保施工过程质量。

(2)一些建设项目存在一定程度的重进度、轻安全、轻质量的倾向，施工组织安排常受到较强的人为因素干扰，在盲目追求进度的过程中，极易发生质量和安全事故，应引起管理层高度重视［3］。

(3)水下基础钻孔桩施工质量也影响着后期钢围堰施工的效果，为此要杜绝桩基施工缺陷，尤其是钢护筒和桩身混凝土之间的泥夹层。

(4)通过采用“封、堵、注、排”的方案对封底混凝土桩周漏水进行成果处理，效果十分理想，保证了承台施工质量。 参考文献

［1］ 马文刚.单壁钢吊箱围堰施工技术［J］.山西建筑，2006(1):151. ［2］ 刘自明.桥梁深水基础［M］.北京:人民交通出版社，2003:1－2. ［3］ 卢小伟，张自荣.双壁钢吊箱围堰封底漏水事故及处理［J］.铁道建筑，2010(11):17.