水中承臺施工中管涌成因分析及處理.doc

水中承臺施工中管涌成因分析及處理江蘇交通科技2012耳第1期水中承臺施工中管涌成因分析及處理楊緒兵(江蘇省宿遷市公路管理處宿遷223800)摘要介紹某大橋水中承臺施工過程中管涌的形成過程與成因,闡述管涌的處理措施,確保工程施工安全和工程質(zhì)量,對采用圍堰施工的水下同類工程有一定借鑒作用.關(guān)鍵詞橋梁工程管涌成因處理京杭運河大橋是325省道宿遷段改建工程的重點控制性工程,位于通航繁忙的京杭大運河上,緊靠老橋,設(shè)計為主跨(66+110+66)m雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋結(jié)構(gòu),大橋全長770.96m.其中橋梁18#,19#主墩位于京杭運河內(nèi),基礎(chǔ)為深埋置水中基礎(chǔ),設(shè)計為群樁+承臺結(jié)構(gòu),群樁采用15根1.5m,長50m的鉆孔灌注樁;承臺位于河床以下.依據(jù)設(shè)計圖紙?zhí)峁┑牡刭|(zhì)和現(xiàn)場實際情況,水中承臺施工采用鋼板樁圍堰干地封底施工.在封底砼完成后2h左右,基坑內(nèi)突然出現(xiàn)管涌,幾分鐘時間圍堰內(nèi)就注滿了水.針對該危險情況,項目部立即采取措施,分析出現(xiàn)管涌的原因,并制定了詳細的施工方法,取得了很好的效果,本文將具體分析說明.l鋼板樁圍堰的設(shè)計鋼板樁圍堰的設(shè)計是在仔細閱讀地質(zhì)勘查報告,并結(jié)合以往工程的施工經(jīng)驗,以及相鄰工程京杭運河宿遷1櫛橋,宿新高速京杭運河大橋等施工情況,并進行多次反復(fù)驗算與比選.本工程主墩承臺的尺寸為10mx17.5m3.5ITI,鋼板樁圍堰采用方型結(jié)構(gòu),其平面尺寸設(shè)計為1O.8m18m,鋼板樁距承臺四周的距離在30cm左右.圍堰設(shè)計尺寸主要考慮承臺立模方便,只需將竹膠板插入,然后在竹膠板四周填塞黃砂即可固定模板,這樣大大節(jié)省施工時間.鋼板樁采用德國拉森LarssenIV型,經(jīng)過驗算,采用15m鋼板樁打人,基坑底以下人土深度為4m,打入承臺底標高以下的深度為2.9m.圍堰內(nèi)設(shè)置采用3道水平支撐.(收稿日期,編號:20110922/6180)承臺采用于封底施工,封底厚度為60cm,下設(shè)石子墊層10cm.2基坑抗管涌穩(wěn)定性計算在保證鋼板樁受力滿足要求的情況下,對基坑抗管涌的穩(wěn)定性進行了計算,計算圖示見圖1.+20.652+l8.363+14.363一._.:.?=:0:.0,囪匿j軎螻:j謄蠢j:+5.652-.k/圖l地質(zhì)柱狀圖(單位:ITI)水頭差A(yù)h=8.711m;水滲透路徑L=13.0m;坑底土的浮容重=10.3kN/m;i=8.711/13=0.67;K=rb/(i?r)=10.3/(0.679.81:1.57>1.5基坑的抗管涌穩(wěn)定性滿足要求.3管涌的成因管涌又稱潛蝕,流土,是指在汛期高水位情況下,堤防背水側(cè)發(fā)生流土和潛蝕2種不同含義的險情的統(tǒng)稱.對于橋梁施工的鋼板樁圍堰來說,就是指在清理圍堰內(nèi)淤泥等泥土的過程中,鋼板樁內(nèi)外的水頭壓力差過大,在圍堰內(nèi)出現(xiàn)流土?23?江蘇交通科技2012年第1期的現(xiàn)象.管涌的發(fā)生以流砂土最為迅速,它的發(fā)生過程是隨著水位高差越大,動水壓力也越大,涌水夾帶的砂礫和泥土增多,涌水量增加.在鋼板樁圍堰施工中,最危險的階段是在清理至封底設(shè)計標高階段,此時的內(nèi)外水壓力差最大,如果出現(xiàn)泉眼的現(xiàn)象,需要加強觀測,采取措施,否則一旦管涌通道形成,在很短的時間內(nèi)就會有大量的泥砂和水涌入,形成管涌.4京杭運河大橋18#主墩基坑管涌過程設(shè)計人員對設(shè)計鋼板樁圍堰的強度,剛度和穩(wěn)定性進行了計算,滿足設(shè)計要求,同時也對圍堰基坑抗管涌穩(wěn)定性進行了驗算.在實際施工中,嚴格按照設(shè)計要求進行施T,鋼板樁的入土深度滿足設(shè)計要求.但在18#主墩基坑清理至封底標高時出現(xiàn)了一個直徑約6cm左右的泉眼,項目部采取了常規(guī)的處理方案,即在泉眼位置插人1根直徑8cm的鋼管,在鋼管的下口鉆了l0多個直徑1cm左右的孔,然后用密目濾網(wǎng)進行綁扎,以保證對水源進行引流,同時可阻止泥砂同步夾帶流出.為了保證泉水從鋼管巾流出,在鋼管四周用水玻璃和水泥進行了封堵,起到了很好的效果.采片j這種處理方案,是基于該處的地質(zhì)I層是啞粘土,下層是密實性細砂,強度很高,不會形成大的管涌現(xiàn)象,出現(xiàn)泉眼應(yīng)該是在圍堰外側(cè)細砂透水層中的水與嗣堰內(nèi)形成了連通,只要將水進行引流,使其達到平衡,在封底完成后對鋼管進行封堵,就能達到理想的效果.但幾小時后,突然基坑內(nèi)出現(xiàn)了大面積的水位上漲現(xiàn)象,在5rain左右的時間內(nèi)圍堰內(nèi)就注滿了水,圍堰內(nèi)外達到了平衡.圍堰內(nèi)的水體比較渾濁,并出現(xiàn)直徑達1m的管涌通道.5管涌的原因分析經(jīng)過專家實地考察和分析,認為該種土質(zhì)和鋼樁人土深度不會出現(xiàn)管涌,而是別的原因.最后一致認為是老橋施工鉆孑L樁時搭設(shè)便橋和鉆孔,工作平臺,在打拔鋼板樁的過程中土體受到了嚴重破壞,但該處的土體比較密實,該通道很難恢復(fù),因此會出現(xiàn)初期承壓水層的水以泉眼的方式流通,隨著時間的推移,鋼管樁位置砂層以上的土體逐漸暢通,一旦達到臨界狀態(tài),圍堰外的地表水立即夾帶大量泥漿涌入形成管涌.6管涌的處理在分析了管涌的形成原因后,本著先圍堰外側(cè)?24?后內(nèi)側(cè)的原則對其進行了處理.在處理圍堰外側(cè)管涌前,先利用測錘粗略測量河床的標高,初步確定圍堰外土體塌陷的范圍,并找出塌陷的中心位置,然后利用潛水員下潛至河床位置進行實地勘察,進一步確認管涌的位置和范圍,同時對該處的其他位置亦進行勘察,在確認無誤后進行處理.管涌塌陷位置就像一個漏斗.首先往漏斗的下口位置投擲裝有碎石的蛇皮袋,至漏斗下口為止,然后在該位置插入導(dǎo)管,采用鉆孔灌注樁的澆筑工藝灌注厚70om左右的砼.該橋的塌陷范圍為直徑3m左右,根據(jù)砼的流動J陡,設(shè)置1個灌入點,在灌注過程中定期測定砼的深度,直至達到要求的厚度為止.外側(cè)管涌處理完成后處理圍堰內(nèi)側(cè)管涌,為了確保該處管涌處理完成后不導(dǎo)致別處出現(xiàn)新的管涌,采用水下封底的方法進行處理.利用水下清淤的方法,潛水員在基底沖泥,利用泥漿泵將沖起的泥漿吸出(施工時一定要保持圍堰內(nèi)外的水位一致,防止出現(xiàn)壓力差,使土體處于穩(wěn)定狀態(tài)),在出現(xiàn)管涌的位置加深40em.泥漿清理結(jié)束后方可澆筑水下砼,砼一定要達到設(shè)計的深度,并要考慮砼的流動半徑中要有重疊,否則會出現(xiàn)局部部位厚度不足的情況.為確保萬無一失,在靠近老橋的一側(cè)設(shè)置了2根壓漿管,防止在封底后施工承臺時出現(xiàn)較大的滲水.一旦出現(xiàn)該情況,則立即將水注滿,進行壓漿處理.實際在封底后未出現(xiàn)上述問題.圍堰內(nèi)側(cè)管涌處理完成后,砼需養(yǎng)護5d以上,方可抽水進行承臺的施工.7結(jié)語水中圍堰施工不確定因素很多,出現(xiàn)問題處理起來難度很大,需要投入大量的人力,物力.因此在設(shè)計施工時大家往往注重了圍堰的穩(wěn)定性,而忽視了圍堰管涌的穩(wěn)定性驗算.管涌一旦出現(xiàn),安全隱患極大.應(yīng)該加強監(jiān)測,出現(xiàn)意外情況要及時匯報,在情況不明確的情況下,宜立即停止施工,同時將圍堰內(nèi)水注滿,然后認