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水中承台施工中管涌成因分析及处理江苏交通科技2012耳第1期水中承台施工中管涌成因分析及处理杨绪兵(江苏省宿迁市公路管理处宿迁223800)摘要介绍某大桥水中承台施工过程中管涌的形成过程与成因,阐述管涌的处理措施,确保工程施工安全和工程质量,对采用围堰施工的水下同类工程有一定借鉴作用.关键词桥梁工程管涌成因处理京杭运河大桥是325省道宿迁段改建工程的重点控制性工程,位于通航繁忙的京杭大运河上,紧靠老桥,设计为主跨(66+110+66)m双塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥结构,大桥全长770.96m.其中桥梁18#,19#主墩位于京杭运河内,基础为深埋置水中基础,设计为群桩+承台结构,群桩采用15根1.5m,长50m的钻孔灌注桩;承台位于河床以下.依据设计图纸提供的地质和现场实际情况,水中承台施工采用钢板桩围堰干地封底施工.在封底砼完成后2h左右,基坑内突然出现管涌,几分钟时间围堰内就注满了水.针对该危险情况,项目部立即采取措施,分析出现管涌的原因,并制定了详细的施工方法,取得了很好的效果,本文将具体分析说明.l钢板桩围堰的设计钢板桩围堰的设计是在仔细阅读地质勘查报告,并结合以往工程的施工经验,以及相邻工程京杭运河宿迁1栉桥,宿新高速京杭运河大桥等施工情况,并进行多次反复验算与比选.本工程主墩承台的尺寸为10mx17.5m3.5ITI,钢板桩围堰采用方型结构,其平面尺寸设计为1O.8m18m,钢板桩距承台四周的距离在30cm左右.围堰设计尺寸主要考虑承台立模方便,只需将竹胶板插入,然后在竹胶板四周填塞黄砂即可固定模板,这样大大节省施工时间.钢板桩采用德国拉森LarssenIV型,经过验算,采用15m钢板桩打人,基坑底以下人土深度为4m,打入承台底标高以下的深度为2.9m.围堰内设置采用3道水平支撑.(收稿日期,编号:20110922/6180)承台采用于封底施工,封底厚度为60cm,下设石子垫层10cm.2基坑抗管涌稳定性计算在保证钢板桩受力满足要求的情况下,对基坑抗管涌的稳定性进行了计算,计算图示见图1.+20.652+l8.363+14.363一._.:.?=:0:.0,囱匿j軎蝼:j誊蠢j:+5.652-.k/图l地质柱状图(单位:ITI)水头差Ah=8.711m;水渗透路径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基坑的抗管涌稳定性满足要求.3管涌的成因管涌又称潜蚀,流土,是指在汛期高水位情况下,堤防背水侧发生流土和潜蚀2种不同含义的险情的统称.对于桥梁施工的钢板桩围堰来说,就是指在清理围堰内淤泥等泥土的过程中,钢板桩内外的水头压力差过大,在围堰内出现流土?23?江苏交通科技2012年第1期的现象.管涌的发生以流砂土最为迅速,它的发生过程是随着水位高差越大,动水压力也越大,涌水夹带的砂砾和泥土增多,涌水量增加.在钢板桩围堰施工中,最危险的阶段是在清理至封底设计标高阶段,此时的内外水压力差最大,如果出现泉眼的现象,需要加强观测,采取措施,否则一旦管涌通道形成,在很短的时间内就会有大量的泥砂和水涌入,形成管涌.4京杭运河大桥18#主墩基坑管涌过程设计人员对设计钢板桩围堰的强度,刚度和稳定性进行了计算,满足设计要求,同时也对围堰基坑抗管涌稳定性进行了验算.在实际施工中,严格按照设计要求进行施T,钢板桩的入土深度满足设计要求.但在18#主墩基坑清理至封底标高时出现了一个直径约6cm左右的泉眼,项目部采取了常规的处理方案,即在泉眼位置插人1根直径8cm的钢管,在钢管的下口钻了l0多个直径1cm左右的孔,然后用密目滤网进行绑扎,以保证对水源进行引流,同时可阻止泥砂同步夹带流出.为了保证泉水从钢管巾流出,在钢管四周用水玻璃和水泥进行了封堵,起到了很好的效果.采片j这种处理方案,是基于该处的地质I层是哑粘土,下层是密实性细砂,强度很高,不会形成大的管涌现象,出现泉眼应该是在围堰外侧细砂透水层中的水与嗣堰内形成了连通,只要将水进行引流,使其达到平衡,在封底完成后对钢管进行封堵,就能达到理想的效果.但几小时后,突然基坑内出现了大面积的水位上涨现象,在5rain左右的时间内围堰内就注满了水,围堰内外达到了平衡.围堰内的水体比较浑浊,并出现直径达1m的管涌通道.5管涌的原因分析经过专家实地考察和分析,认为该种土质和钢桩人土深度不会出现管涌,而是别的原因.最后一致认为是老桥施工钻孑L桩时搭设便桥和钻孔,工作平台,在打拔钢板桩的过程中土体受到了严重破坏,但该处的土体比较密实,该通道很难恢复,因此会出现初期承压水层的水以泉眼的方式流通,随着时间的推移,钢管桩位置砂层以上的土体逐渐畅通,一旦达到临界状态,围堰外的地表水立即夹带大量泥浆涌入形成管涌.6管涌的处理在分析了管涌的形成原因后,本着先围堰外侧?24?后内侧的原则对其进行了处理.在处理围堰外侧管涌前,先利用测锤粗略测量河床的标高,初步确定围堰外土体塌陷的范围,并找出塌陷的中心位置,然后利用潜水员下潜至河床位置进行实地勘察,进一步确认管涌的位置和范围,同时对该处的其他位置亦进行勘察,在确认无误后进行处理.管涌塌陷位置就像一个漏斗.首先往漏斗的下口位置投掷装有碎石的蛇皮袋,至漏斗下口为止,然后在该位置插入导管,采用钻孔灌注桩的浇筑工艺灌注厚70om左右的砼.该桥的塌陷范围为直径3m左右,根据砼的流动J陡,设置1个灌入点,在灌注过程中定期测定砼的深度,直至达到要求的厚度为止.外侧管涌处理完成后处理围堰内侧管涌,为了确保该处管涌处理完成后不导致别处出现新的管涌,采用水下封底的方法进行处理.利用水下清淤的方法,潜水员在基底冲泥,利用泥浆泵将冲起的泥浆吸出(施工时一定要保持围堰内外的水位一致,防止出现压力差,使土体处于稳定状态),在出现管涌的位置加深40em.泥浆清理结束后方可浇筑水下砼,砼一定要达到设计的深度,并要考虑砼的流动半径中要有重叠,否则会出现局部部位厚度不足的情况.为确保万无一失,在靠近老桥的一侧设置了2根压浆管,防止在封底后施工承台时出现较大的渗水.一旦出现该情况,则立即将水注满,进行压浆处理.实际在封底后未出现上述问题.围堰内侧管涌处理完成后,砼需养护5d以上,方可抽水进行承台的施工.7结语水中围堰施工不确定因素很多,出现问题处理起来难度很大,需要投入大量的人力,物力.因此在设计施工时大家往往注重了围堰的稳定性,而忽视了围堰管涌的稳定性验算.管涌一旦出现,安全隐患极大.应该加强监测,出现意外情况要及时汇报,在情况不明确的情况下,宜立即停止施工,同时将围堰内水注满,然后认