鲁志刚

摘要：结合公司武汉地铁21号线跨滠水河特大桥的17#/18#/19#水中墩深基坑施工实践，在水中墩承台基坑深度15m～16m情况下，应用双排18m拉森Ⅵ铜板桩台阶式围堰和双重管高压旋喷桩堵漏技术，成功实施了3个水中墩柱，为今后同类工程施工提供现场施工经验及参考依据。

关键词：水中墩；台阶式组合围堰；拉森铜板桩；组合围堰

一、水中墩承台基坑围护结构设计

17#桥墩承台围堰采用拉森Ⅳ型钢板桩，桩长15m，平面尺寸为8.6m×15.9m，布置4道内支撑（5月前如有超过18m水位洪水，则外围再打设一道钢板桩，形成台阶式挡水围堰）。围堰封底混凝土厚0.6m，开挖底高程为5.454m。17#墩位在标高0.7m处有蕴含承压水的含粘土质砾卵石层，基坑底距承压水层顶面的最小距离4.354m，承压水顶部为粉质粘土不透水层，暂不考虑承压水头影响，基坑支护结构参考图1。

18#桥墩承台围堰采用拉森Ⅵ型钢板桩（SP-U 400*170*15.5，材质SY295），桩长18m，围堰平面尺寸为15.5m′12.5m，布置4道内支撑（5月前如有超过18m水位洪水，则外围再打设一道钢板桩，形成台阶式挡水围堰）。承台底高程为5.594m，封底混凝土厚0.6m，围堰基坑开挖底高程为5.0m。18#墩位在标高一5.31m处有蕴含承压水的含粘土质砾卵石层，基坑底距承压水层顶面的最小距离为9.904m，承压水顶部为粉质粘土不透水层，暂不考虑承压水头影响。

19#墩承台基坑围护结构同18#墩，基础承台底高程为5.969m，封底混凝土厚0.6m，围堰基坑开挖底高程为5.369m。19#墩位在标高0.41m处有蕴含承压水的含粘土质砾卵石层，基坑底距承压水层顶面的最小距离仅4.559m，承压水顶部为粉质粘土不透水层，暂不考虑承压水头影响，基坑支护结构见下图1。

二、围护结构受力检算

17#～19#承台开挖均位于滠水河河床，地质从上到下为素填土（1-2）、淤泥质粉质粘土（3-4）层，淤泥质粉质粘土含水率36.9%，呈流塑～软塑状态。17#～19#桥墩河床标高14.8m，冬春季节河床干涸，2016年汛期到来较早，水位上涨较快，到5～6月份时，已经上涨至标高18～21m左右。

根据地勘资料，17#、18#、19#水中墩深基坑围护结构受力计算采用理正基坑7.0软件计算，内支撑刚度采用Midas计算受力变形性能估算，评审后采用武汉本地深基坑软件天汉软件进行复核。

（一）钢板桩受力计算

（1）17#桥墩理正深基坑软件计算时采用的是FSP-Ⅳ钢板桩，计算得钢板桩弯矩绝对最大值为206.5KN·m，则钢板桩受弯应力：

受弯应力满足要求。

（2）18#/19#桥墩理正深基坑软件计算时采用的是FSP-Ⅵ钢板桩，计算得钢板桩弯矩绝对最大值为491.8KN·m/525.7KN·m（因经典法采用过多假设，所有弯矩取值按弹性法计算结果取值），则钢板桩受弯应力：

（二）电算过程及结果

17#～19#墩围护结构受力计算采用理正基坑7.0软件计算，内支撑刚度采用Midas计算受力变形性能估算。由计算结果可知：18#、19#墩支撑梁在380KN/m的荷载作用下，其最大变形仅为7.8mm，支撑体系变形小，刚度大，能满足施工要求。18#及19#墩支撑梁、钢管支撑最大组合应力为129.6MPa，小于材料屈服强度235MPa，满足强度要求。围护结构的整体稳定、抗倾覆稳定、抗隆起验算、抗管涌验算满足要求。

三、钢板桩台阶式围堰施工过程

17#～19#墩基坑钢板桩插打，采用1台80T履带吊和1台90KW振动锤施工。在实际插打钢板桩过程中，由于钢板桩较长，有变形，有部分18m钢板桩反复插拔仍无法插入，考虑到施工进度，现场决定采用不锁扣连接，钢板桩之间采用搭接10cm布置方式进行插打。

在17#～19#水中墩基础开挖过程中，滠水河水位不断上涨，在水下10m深度位置围堰出现多处渗漏水，较深位置甚至呈喷射状，经围堰背后回填煤渣、棉被、黏土堵漏后，仍无法止漏，个别位置渗漏水将围堰背后土层洗刷掏空。后经过商议，在原单排钢板桩围堰外侧2m，再插打一排钢板桩围堰止水，此钢板桩不插打到底，顶部高于水面2m，仅为挡水作用，形成台阶式围堰。由于内侧钢板桩背后土层被掏空，此措施仍无法止漏，开挖时不断出现新的漏水点，喷射状渗漏水，此起彼伏。4月份水位持续迅速上涨（最高2016年7月10日，水位26.2m），在18#基坑开挖到底时，水位21.23m，导致18#水中墩基坑施工深度增加到15.64m。

后决定采用钢板桩+双重管高压旋喷桩组合围堰进行堵漏止水，在钢板桩上搭设型钢平台，在钢板桩背面打设一排φ800@400双重管高压旋喷桩，水泥耗量300kg/m，并在水泥浆液中掺加一定比例的水玻璃，现场进行水玻璃配比调制试验，掐表计时，浆液凝固时间调整为>60分钟。高压旋喷止水帷幕完成后，重新进行基坑抽水，基坑无渗漏，止水良好，顺利在2016年洪峰来临前完成了墩身施工。

四、结语：

针对基坑深度在10～15m的水中墩深基坑，可采用18m双排台阶式拉森Ⅵ型钢板桩+外侧双重管高压旋喷桩（掺水玻璃）止水帷幕形式，第一排钢板桩（内侧）挡土，第二排钢板桩（外侧）挡水，钢板桩底部可高于承台底部，称为台阶式围堰，两排钢板桩间距2m～3m。此台阶式围堰经过验证，可满足10～15m深度水中墩施工安全要求。由于此方案弃用了原有的水中墩钢套箱方案，可极大的节省造价，加快施工进度，便于施工，在河流湖泊区域施工水中墩，有較大的应用前景。