Analysis of Seepage Control Technology and Sealing Construction Method of
Steel Sheet Pile Cofferdam in Deep Water
吴德东，周杰
(中交一公局厦门工程有限公司，福建厦门353600)
WU De -dong , ZHOU Jie
(CCCC First Highway Xiamen Engineering Co. Ltd., Xiamen 353600, China)
【摘要】介绍了拉森钢板桩在超深水承台围堰施工中出现的几种渗漏工况，从源头上分析导致其发生的因素，提出解决方案，采取 相应防治处理措施，并在实际施工中取得良好的堵漏封闭效果，用传统的方式创新性地解决水中施工的难点。
【Abstract 】This paper introduces several leakage conditions of Lassen steel sheet pile in the construction of ultra-deep water cap cofferdam,
analyzes the factors that lead to its occurrence from the source, puts forward the solution, and takes the corresponding prevention and treatment measures. In the actual construction, good plugging and sealing effect has been achieved, and the difficulties in water construction have been solved innovatively with traditional methods.
【关键词】深水钢板桩围堰；渗水；堵漏施工
【Keywords 】deep water steel sheet pile cofferdam; water seepage; sealing construction 【中图分类号】U 445.55+6
【文献标志码】B
【文章编号】1007-9467 (2021) 04-0102-03
【D O I 】10• 13616/j ki .gcjsysj .2021.04.237
工程建设与设计
Construe l ian & Deiign For P roject
1工程概况
广东穗莞深城际轨道交通项目东江北特大桥主跨为 (75 m +125 m +125 m +75 m )连续梁；其处于新塘镇东江北干 流内河-III 级航道，其中，76'主墩的施工水位为+3.36 m ，水流 速度F =1.5 m /s ，河床标高-8.806 m ，嵌埋式承台，承台底标高为 -14.506 m ，顶标高为-9.506 m ，墩位处水深12.3 m ，承台埋置深 度为6.1 m 。承台内砂层主要有3 ra 中砂、1.5 m 全风化砂岩、 1 m 强风化砂岩、0.5 m 中风化含娜岩。 该桥址深水承台经过多种方案进行综合比选，在安全风 险和经济设计综合比较下，最终选择钢板桩围堰无封底干挖 施工，深水围堰采用24 m 拉森SP-IV W 形钢板桩加双拼H 型钢围檩作为内支撑。通过建模计算，其围堰的整体抗倾S 稳定性、抗管涌稳定性、强度和刚度等均满足验算要求。在钢 板桩的设计位置，先用旋挖钻引孔穿透强风化及中风化层至 设计钢板桩底标高，再回填密水性强的粉质黏土。由于钢板 桩插打垂直度难以控制和钻孔偏差，部分钢板粧未准确打入 人体红外感应器【作者简介】吴德东（1984〜)，男，福建厦门人，工程师，从事路桥施工 安全技术管理研究。
引孔内，致使其入土深度无法达到方案设计要求，甚至在承 台底以上1 m 。钢板桩围堰在开挖基坑内砂土和岩层过程 中，随着潮起潮落造成的动水压力，水头差增大，围堰内外承 压水连通，形成了渗透路径，先后3次出现了流沙土现象，并 且水头压力击穿未封堵密实的引孔，形成管涌。对此，针对出 现涌水的位置范围及流量大小等原因进行分析并积极采取 了应对措施。
2围堰渗水原因及堵漏措施
2.1钢板桩接口缝隙水
在深水中超长钢板桩插打时竖直度整体不好控制，钢板 桩之间咬合接缝也会存在空隙，锁口接缝不严密时便出现漏 水。根据钢板桩的“自愈”原理，即抽水后粧缝人口处水力坡降 变大，附近的砂层会发生渗透破坏，细砂颗粒会随水流进钢板 桩的缝隙内，而桩缝出口处水力坡降向外迅速降低，细颗粒进 入后就会滞留并逐渐填满桩缝，随着钢板桩内外水头差增大, 缝内砂土逐渐被压密，渗透系数逐渐变小，部分接缝漏水会自 动消失。如果仍发生漏水情况则可采用细沙拌合木肩沿接口 从上至下迅速抛落，利用水位差产生的吸附力使其填充间隙。
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另外，针对浅水钢板桩水头差较小情况，合桩后接缝间隙 仍然大，此时可采用“JY-669”水溶性聚氨酯化学灌浆材料注 射缝口，浆液遇水后自行分散、乳化、发泡，立即进行化学反 应，形成不透水的弹性皎状固结
体，具有抗渗止水性能，在水中
可长久保持原形。浆液遇水反应
形成弹性固结体物质的同时，释
放c o2气体，借助气体压力，浆
液可进一步压进钢板桩间的空
隙内，实际使用效果良好。图1
为钢板桩围堰渗水图。图1钢板桩围堰渗水图2.2局部渗水及管涌
因钢板桩垂直度0.5%的偏差控制,21 m长钢板桩可控最 大水平偏位达1 600 mmx0.5%=8 mm。随着围堰抽水及开挖 过程中钢板桩在水压作用下产生水平位移变形，造成钢板桩 外侧与河床土层剥离形成缝隙，且由于每日2次潮汐落差大、水流速度快对外河床进行冲刷的影响，钢板桩与河床接触面 缝隙便越扩越大，随着时间推移形成过水通道沿桩底渗人进 而形成管涌，在该承台围堰中根据现场潜水员探测缝宽可达 2~25 cm，砂层流失形成孔洞。
深水围堪施工的水头差压大，钢板桩入土深度不足，开挖后 原河床地质被破坏，土体失稳，易造成瞬间管涌，应全过程监控 并做好应急防范措施，包括救生用品、堵漏沙袋、金汤水不漏、引流卸压管、压浆设备等应急物资储备。围堰抽水前和抽水后应对 河床冲刷情況进行监测，可提前对夕卜河床进行加固处理。
保安对讲机
2.2.1填补缝隙
初期对钢板桩围堰四周水下进行封水皎条等材料填补与 河床土层缝隙，并上盖装填黏性土袋防止冲刷。
2.2.2水下高压旋喷注浆施工
利用水下高压旋喷注浆施工起到止水帷幕的作用。即对围 护结构外侧(或后期出现渗漏点处)采取二重管法高压复合旋 喷的方法进行加固处理，将浆液与空气形成复合喷射流冲切原 松质土层，并沿桩壁产生升扬置换作用，使土体及砂层固结，同 时，可对冲切范围外的周围土体浆液渗透而进行填充挤压，具 备结石率高、帷幕强度高、防渗性能优的特点。其中，水下高压 旋喷桩施工工艺的固结强度取决于旋喷喷射压力、浆液水灰 比、搅动半径和提升速度，以及土质砂层强制混合固化体特性。该围堪施工时按梅花形布置2排间距30 cm、桩径500 mm旋 喷桩，桩深至承台底1m处或中风化层无法钻进为止，旋喷参 数为提升速度20~25 cm/min，旋喷转速20~22 r/min，喷射压力 20~30 MPa，压缩空气压力0J-0.8 MPa，水灰比丨：丨，喷嘴直径 2.2 mm。根据现场钻芯取样试验强度值可达到9 MPa，能达到防 渗目的。
2.2.3放坡开挖
方案设计时放大围堰尺寸，干挖时对钢板桩边角进行放坡 开挖，维持原不透水层土体的稳定，防止水土从钢板桩基坑底 部反窜上来，造成流土或管涌；具备条件时可先进行四周圈梁 浇筑，巩固土坡，封闭渗水，同时防止钢板桩漏水，造成由上至 下的冲刷。此种放坡方式对强风化中风化岩层处理相当有效。
2.3渗水及管涌治理
2.3.1引流
土层对围堰底部水有一定的渗透阻挡作用，可以通过疏 通等方式对水压进行释放，采用无封底施工时浇筑30 cm垫 层，并设置排水沟，排水盲沟及开设集水坑等形式释放水压。对于出现小的泉眼涌水同样采用卸压引流的方式，用直径 426~610 mm的钢管填充级配较好的砂和碎石过滤材料，盖住 涌水点以防砂土流失，或者插入<M8 mm小管打孔成眼，用密 目滤网包封引流，同时在四周用金汤水不漏等速凝材料进行 反压封堵，及时遏止渗流出现大范围管涌。
2.3.2混凝土封堵
对已形成大的管涌造成围堰内外贯通，要回水平衡内外 水压。先对涌水处的钢板桩底角进行锚固，用振动锤插打1cm 厚直径10 cm的钢管至钢板桩底50 cm以上，管内放置7 cm 钢棒，以防止钢板桩因管
涌水压产生扰动造成应力突变，失去 刚性，增加处理难度。安排潜水员水下探测管涌范围，在围堰 外侧局部增打1圈钢板桩，对涌口位置进行合围,®断贯水路 径源头。对合围内河床吸泥，将砂砾和回流素土全部清理，再 根据合围面积采用单导管或多导管进行水下混凝土封底，浇 筑高度为以高出河床2~3 m为宜，封底一次到位，确保封底效 果，不得形成水平断层或纵向断面。围堰内水下焊接挡板以同 样方法进行水下混凝土封堵，为保障再次抽水后钢板桩与混 凝土因为刚性接触而形成间隙(水压越大，钢板桩变形与混凝 土面脱离形成新的导流孔洞），可在浇筑前在紧贴钢板桩边插 入预埋压浆花管，待混凝土强度达到80%以上后进行压浆，以
工§施工技不
Construction Technology
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完全封闭渗水通道[u 。2.3.3对围堰进行压浆防渗加固
对钢板桩外侧与河床有缝隙的区域进行压浆填实挤密。 根据地质情况、钢板桩入土深度、承台埋深及水下压浆作用 半径确定压浆管的平面布置和埋置深度，再埋设注浆管，可 先用地质钻机等设备进行造孔。在钢板桩上搭设牛腿支承 平台，确保压浆管的定位及埋深，采用水泥浆掺加水玻璃速 凝剂进行双液压浆，以填充河床空洞和钢板桩缝隙。根据压 浆速度调整双液比例，既保证速凝效果及强度且不堵管，注 浆压力值为水深压力加土压力值以上，但不宜过高防止造 成原土破坏w 。该主墩承台围堰在每一处钢板桩接口处布置 1根压浆管，埋深为设计钢板桩底处，压浆采用水泥浆配比 1:1(质量比），水玻璃与水1:4(体积比），双液压浆比为1:0.2 (体积比），该混合液凝结时间为17 s ，满足水下注浆施工要 求，BW -150压浆机注浆压力值取1 MPa ，压浆结束后稳压 2 min ，确保混合液填充到位，待浆液固结体强度达到后开始 抽水。
通过以上处理方法，该深水钢围堰承台施工顺利完成。
涂布纸i 程建设与设i t
Construe l ion & Design For P rojectca3660
3渗水堵漏施工安全技术措施
作业前，根据施工方案对作业人员进行有针对性的安全 技术交底；搭设施工安全作业平台并设置护栏。作业中，作业 人员必须配备落水救生设备；基坑开挖中，实时做好监控量 测，同步观察渗漏水情况，在漏水持续增大的情况下必须先堵 水，确保安全后方可作业。
4结语
以上防渗分析和堵漏方法均在实际施工中总结而来，每一种处理方法均取得了良好的效果，最终该承台的施工在全国首次实现了钢板桩围堰在深水浅覆盖层中的运用，不仅节省了成本，降低了施工安全风险，而且为今后类似工程提供了借鉴。cfb
【参考文献】【1】胡小周，曹振中.府河特大桥桥梁深水承台钢板桩围堰施工技术[j].
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盐酸储存罐
技术[J ]•施工技术，2015 (23): 126-130.
【收稿日期】2020-12-31
(上接第101页）4. 7成粧
成桩施工环节以桩锤为主要装置，启动其电机，在桩锤的 振动作用下使桩管沿既定的桩位有序下降。以桩身和充盈系数
(通常可取1.3~1.5，具体计算方法为“碎石填料体积/沉管体
积”)为参考，合理制作进料斗，将碎石装人桩管内。如桩管单次
无法完全装入所有碎石，可先装入一部分，在桩管提升下料振
动密实后将剩余部分装入，若依然无法完全装入，则重复操作 多次。首次桩管提升量为80~100 cm ，其间桩尖自动开启，向下 反插0.5 m ，再反复沉管拔管，最终使所有的碎石料均进入孔 内。在此基础上降落桩管，予以持续15~20s 的振动挤压处理。 桩管的单次提升量取50 cm ，若桩管无下沉的趋势即可停止挤
压|3】。在完成单根桩的施工后转至下一根桩，依次推进。
4. 8成桩质量检测
通过重II 型动力触探测试的方式检测成型桩体的密实 度。数量方面，每单元取单元总量的2%且至少达到3根。桩间 土的检验采用标准贯人法，检测点的数量取单元桩体总量的
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3%且至少达到4点。除此之外，在检验桩间土的质量时要求
实际检测位置位于等边三角形的中心区域。
5结语
路基是市政道路乃至各类型道路的基础部分，该处的承
载能力将对道路的整体施工质量带来影响。对于路基稳定性
不足的情况，可应用强夯法和挤密碎石粧的方法缩短施工时
间，改善地基的受力状态。本文对路基施工中强夯法和挤密碎
低压气力输送石桩的施工方法展开分析，希望可给类似工程提供参考。di ?
【参考文献】
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【收稿日期】2021-02-16
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