摘要：大路黄河特大桥37～42号深大基坑钢板桩围堰开挖过程中，由于钢板桩的重复使用造成钢板桩局部变形，钢板桩围堰出现渗水情况。本文根据施工现场经验，集合渗水量的大小、渗水位置、土质的不同采用不同的处理方法，通过采用双快水泥封堵，挡水墙与注双液浆封堵，集水井蓄水抽出，挡水墙封堵等方法达到封堵的目的。
关键词：深大基坑；钢板桩围堰；渗水；封堵
1.概述
大路黄河特大桥于DK69+130.2～DK69+374.2大桥的41号墩至42号墩跨黄河主河道，跨黄河主河道的孔跨布置形式为（97.75+5×168+97.75）m刚构连续箱梁，采用挂篮悬臂施工，下部结构为圆端型桥墩，采用混凝土钻孔摩擦桩基础，两级承台结构，所有主墩承台均位于黄河的主河道和漫滩区内，其中41号、42号墩为水中墩。基坑基础采用拉森钢板桩围堰施工，37号、38号墩基坑开挖深度约为12.2 m，39号、40号墩基坑开挖深度约为12.5 m，41号墩基坑开挖深度约为10.6 m，42号墩基坑开挖深度约为9.6 m。
2.工程地质条件
黄河特大桥主桥37～42号墩，地质为黄河河谷，漫滩阶地区，地下水埋深0.30～3.2m，主要受大气降水及黄河水补给，水位季节变幅2～3m。现分层描述如下：
37～40号墩，7.9～9m厚粉土、粉砂，7.9～9m以下为泥岩或砂岩；
41号墩，0～3.6m河床水、1.6～3.5m厚粉砂，3.5m以下为泥岩或砂岩；
42号墩0～6.2m河床水、1～8.1m厚粉砂，8.1m以下为泥岩或砂岩
3.基坑围堰涌水涌砂原因分析
拉森钢板桩围堰插打合拢后，开始对围堰进行开挖，同时完成内支撑围檩的安装。当围檩内施工到一定深度时，围檩内外会产生水位高差，外侧水位高于内侧水位，内外两侧产生压力差。由于拉森钢板桩本身刚度强的特点，拉森钢板桩使用次数的增多使得拉森钢板桩局部产生变形等等原因，导致拉森钢板桩的锁口连接出现局部搭接不够密实的情况，这时由于内外侧的水压差，就会带动土中的泥沙从外侧向内侧涌水涌砂，情况严重时会造成钢板桩背部水土流失钢板桩围堰倾覆。
4.基坑围堰渗水封堵
4.1渗水较小情况的封堵
在开挖过程中，如果发现钢板桩围堰渗水，渗水量较小时，应该马上停止开挖，检查渗水处位置，对照现场地质情况。研究发现发现黄河桥37～42号墩钢板桩围堰渗水量较小的渗水点一般位于基坑较浅位置，此处地质情况为粉土、粉砂、中砂土层。如何快速堵漏又不影响工期呢，考虑到此时钢板桩内外侧压力差较小，可以采用凝结硬化快的双快水泥封堵渗水处，双快水泥水化过程中形成较多水化硫铝酸钙，使水泥产生微膨胀，从而具有良好的密实性、抗渗性；并且双快水泥凝结硬化快、小时强度高，渗水封堵速度快，开挖间断时间短。
4.2渗水较大情况的封堵
如果开挖过程中发现钢板桩围堰渗水，渗水量较大时，应该立刻停止开挖，检查渗水点位置，对照现场地质情况，研究发现黄河桥37号～42号墩钢板桩围堰渗水量较大一般位于基坑较深位置，此时地质情况一般为泥岩、砂岩。由于钢板桩内外侧压力差较大，无法采用双快水泥等封堵，需要针对不同的情况采用不同的方法。
4.2.1渗水点与基坑底部间距较大
当遇到渗水点与基坑底部间距较大时，此时不可采用耽误工期的土方回填封堵或补打钢板桩的方法。既然不能采用基坑内封堵渗水点的方法了，那就需要在基坑外对其进行封堵。首先在基坑内渗水处立模浇筑混凝土临时挡水墙止水，墙体内埋设止水阀门，阀门一头连接堵水位置，一头露出挡水墙。临时挡水墙养护至一定强度后，基坑就可继续开挖。对于基坑外侧的封堵，选择什么方法呢？
根据公司隧道渗水处理的经验，借鉴了隧道渗水注浆堵漏的方法，可以选用在渗水处位置钢板桩背部注浆封堵的方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆那么采用什么注浆材料呢？由于渗水量较大，普通水泥浆可能无法达到封堵效果，所以最后选用凝结速度快的水泥—水玻璃双液浆。
水泥－水玻璃双液浆作用原理是：水泥-水玻璃双液灌浆可视为渗透、劈裂扩散、填充和挤密四部分组成，浆液在压力作用下向钻孔周围砂砾石体中发生渗透、劈裂打散。水泥中硅酸三钙发生水解和水化反应，产生氢氧化钙。氢氧化钙与水玻璃发生反应，生成细分散状的凝胶体——水化硅酸钙。凝固后形成强度较高、水稳定性好的水泥结石体，从而使地基挤密，固结强度增高，形成一道固结的帷幕止水带。水泥—水玻璃双液浆材具有两种浆材的优点：浆液粘度较低，可灌性较好，在水中可以迅速凝固，凝胶时间可在几秒到几十分钟内准确控制，结石率可高达98%以上，结石强度较高，且浆液本身无毒，对下游居民用水无污染。
通过隧道渗水封堵的经验，最后选择配合比为水灰比1：1，水玻璃浓度为16Be′，水泥浆与水玻璃体积比为1∶0125的水泥—水玻璃双液浆。此配合比的水泥—水玻璃双液浆具有以下优点：
（1）初凝与终凝的时间差都比较理想。
（2）可以弥补施工中工人在现场稀释水泥浆的误差，水泥浆稍浓或稍稀都不会使水泥浆的凝胶差（初凝与终凝的时间差）变化很大。
（3）水玻璃凝胶差正合适，水泥的扩散半径可以很好地控制，在一定范围内，而不至过小或过大；并且可操作性好，在施工进程中，机器一旦出现故障，有足够的时间清洗输浆设备，而不至于损坏机器和高压输浆管。
先将注浆钢管插打入渗水处背部土体内，采用高压注浆法将水泥—水玻璃双液浆注入渗水处土体。如何检测注浆效果呢，这里就需要临时挡水墙中预埋的止水阀了，通过止水阀的开启观察有无渗水就可效验注浆效果。注浆完成封堵后，此时可以将临时挡水墙及它连接的土体挖除。
4.2.2渗水点与基坑底部间距较小
当遇到渗水点与基坑底部间距较小时，此时如果基坑深度允许钢管插打深度时也可采用挡水墙配合注浆的方法，但是如果基坑深度太深，注浆钢管插打难度较大时就不可以采用以上方法了。那该如何处理呢？此时由于基坑距离基底间距较小，可以直接开挖集水井，将渗水通过水泵抽出。
如果此处土质为泥岩，就可以不用考虑水土流失的情况，直接开挖基坑进行下一步施工。但如果此时土质为砂岩，就需要考虑砂层的泥沙随水流失造成钢板桩背部掏空的危险情况了。此时需要立即将此位置开挖至基底，清理基底后立模浇筑挡水墙，挡水墙可以侵占承台并作为承台的一部分，但必须做好施工缝的处理。
5.深大基坑钢板桩围堰渗水封堵的应用和施工注意要点
在现场施工中，由于渗水情况的出现一般都是突发性的，所以需要施工过程中注意观察，一旦发现后必须及时处理，并且在处理过程中需要注意以下几点：
（1）封堵过程中加强对现场地表沉降、钢板桩围堰位移、地下水位的监控。
（2）浇筑挡水墙需要采用添加速凝剂的抗渗混凝土。
（3）当渗水点与基坑底部间距较小时，如果此处为砂岩，需要加强对渗水含沙量进行监控，防止砂层泥沙流失过多。
结语：深大基坑钢板桩渗水随着钢板桩使用次数的增多、现场插打施工的不规范会大幅度增加。以上方法通过大路黄河特大桥37～42号的钢板桩围堰施工中渗水封堵的成功应用，工程实践证明，在深大基坑钢板桩围堰施工中，堵渗方法具有简单高效、可操作性强、封堵质量高、成本低的优点，相信在今后的深大基坑钢板桩围堰施工中，会得到更加广泛的应用。
参考文献：
[1] 刘玉祥1.水泥-水玻璃双液注浆中的最优参数选择[J].矿治，2005（4）：1-3.
[2] 铁路混凝土工程施工质量验收标准.TB10424-2015.
作者简介：
姓名：刘涛，民族：汉，出生年：1986年，籍贯：湖北郧西，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：土木工程桥梁专业。
论文作者:刘涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/23
标签：基坑论文; 钢板论文; 围堰论文; 水玻璃论文; 黄河论文; 水泥论文; 情况论文; 《基层建设》2018年第14期论文;