水力插板技術及其應用

張 安 吳劍疆

（水利部水利水電規(guī)劃設計總院 北京 100120)

水力插板技術及其應用

張 安 吳劍疆

（水利部水利水電規(guī)劃設計總院 北京 100120)

水力插板技術是利用石油行業(yè)中多項專用技術，經(jīng)過跨行業(yè)嫁接和不斷改進而形成的一種板樁快速施工技術，具有施工建設速度快、整體連接性能好等特點，可用于工程搶險及控導工程和護岸工程等水利工程。

板樁 施工技術

1 前言

水力插板技術是有關單位在與黃河三角洲地區(qū)風暴潮災害進行斗爭的過程中，經(jīng)過多年潛心研究和大量工程試驗，發(fā)明創(chuàng)造的一種新型防潮堤專業(yè)技術。1992年9月，黃河三角洲地區(qū)發(fā)生嚴重的風暴潮災害，造成大量人員傷亡，防潮堤的安全成為一個十分緊迫的問題。為確保防潮堤的安全，并能快速施工，有關單位和人員將石油行業(yè)中噴射鉆井、油田固井等專用技術應用到防潮堤的加固中，并提出了采用水力插板技術建設防潮堤的方案。該方案在有關科研單位及施工單位的共同努力下，經(jīng)過大量室內(nèi)試驗和現(xiàn)場施工試驗獲得了成功，并日漸成熟，且得到了廣泛應用。

2 水力插板技術的原理、創(chuàng)新點及特點

2.1 技術原理

該技術是利用石油行業(yè)中多項專用技術，經(jīng)過跨行業(yè)嫁接和不斷改進而形成的一種新型板樁快速施工技術，其原理是利用安裝在預制鋼筋混凝土板底部的高壓噴水裝置噴射高壓水切割地層后，靠自重將有導向定位功能的預制鋼筋混凝土板插入地層，并通過縫隙注漿和設置聯(lián)系梁使板與板形成整體，地層與混凝土板之間的縫隙通過導流沉沙技術進行充填，從而使混凝土板形成一道具有防滲和加固等功能的連續(xù)墻。如圖1所示。

圖1 水利插板示意圖

2.2 創(chuàng)新點21

（1）預制進樁技術。該技術通過設置在混凝土預制板樁底部的噴水裝置產(chǎn)生的高壓水噴射土體成槽，成槽后靠自重使預制混凝土板樁沉人地基，可達到快速施工的目的。影響水力插板進樁速度的主要因素有噴射裝置的設置、地層性質(zhì)及水力插板本身結構等。

（2）整體連接技術。整體連接技術是水力插板區(qū)別于其它板樁的關鍵技術。該技術通過預留在兩塊預制板之間的縫隙進行注漿，并利用預留在預制板頂部的鋼筋現(xiàn)澆形成聯(lián)系梁，使單塊的水力插板形成整體的鋼筋混凝土整體連續(xù)墻。

（3）導流沉沙技術。水力噴射切割地層在混凝土板四周留下的縫隙會影響混凝土板的穩(wěn)定。為解決這一問題，該技術利用特制的設備讓水力噴射切割地層后返出的高含沙水從已經(jīng)插完的砼板兩側流過，讓水中攜帶的泥沙沉積填滿混凝土板與地層之間的縫隙，從而使混凝土板穩(wěn)固在基礎中。

2.3 特點

（1）施工速度快。該技術將預制成型的鋼筋混凝土板沉入地基，不需修筑圍堰、開挖基坑和降水，施工速度較快。

（2）整體性能好。該技術利用獨創(chuàng)的板樁連接技術，可將插入地下的混凝土板連接成一個整體，通過接縫注漿后，兩板結合部的密封程度甚至可超過鋼筋混凝土板本體的性能。

（3）入地深度大。在已經(jīng)建成的工程中，有的水力插板單板長度已超過30m。

（4）結構形式多樣。水力插板是在地面上預制成型的一種鋼筋混凝土板，根據(jù)工程建設實際需要可制成多種形式的樁板結構，如平板、丁字板、工字板、轉角板等。

3 水力插板施工主要設備

3.1 噴射動力設備

主要用于產(chǎn)生高壓水，為水力插板技術的主要設備，包括多級離心泵、水面漂浮泵等種類。多級離心泵中的鍋爐給水泵是陸上水力插板施工的主要設備，優(yōu)點是價格低，安裝維修方便，且可多泵組合使用，缺點是需單獨配置低壓供水系統(tǒng)。水面漂浮泵是為水上水力插板施工專門研制的一種設備，可用于江河、湖泊等施工場地，安裝維修較方便，不需配置低壓供水系統(tǒng)，可滿足頻繁啟動的需要。

3.2 起吊設備

主要用于起吊預制鋼筋混凝土插板，根據(jù)施工場地不同，可采用不同的起吊設備。在陸上施工可采用汽車吊、履帶吊等現(xiàn)有設備，而在水上和沿海灘涂地區(qū)則采用專用的水力插板吊機。

3.3 注漿固縫裝置

水力插板插入地層后通過專門的注漿固縫裝置進行整體連接，該裝置具備沖洗樁板結合部沉積泥沙和攪拌配置、輸送水泥漿的功能。海上施工采用專用的注漿固縫工作船。

3.4 其他設備

包括專用運載設備以及滿足供水、樁板定位扶正、吹填泥沙等功能的配套設備。包括海上定位扶正導流填沙操作平臺、海上水力插板施工腳手架等。

4 工程實例應用

4.1 墾利油田14km險工搶險

墾利油田14km段于1998年夏天發(fā)生險情。在采用常規(guī)的拋填鉛絲籠效果不明顯情況下，最終應用了長15m、寬1m、厚0.3m的水力插板樁進行搶險，為了提高每塊插板整體剛度及整體性，在水力插板樁頂部澆筑鋼筋混凝土連系梁，連系梁寬×高為0.3×0.3m，工程搶險后，在堤防防沖刷及整體穩(wěn)定性方面取得了非常滿意的效果。

4.2 黃河河口清3控導續(xù)建工程

該控導工程2001年續(xù)建時共布設24個壩垛，其中6個壩垛采用基礎為水力插板的“人”字型垛，水力插板在平面布置上與“人”字型垛大致相同，結構尺寸為：寬1m、厚0.3m、長14m。為提高水力插板樁整體剛度，在其頂端設置鋼筋混凝土連系梁，連系梁寬×高為0.3×0.3m。為保證插板的穩(wěn)定性，在插板頂部通過拉桿與后面的錨樁進行連接。同時，為防止水流淘刷壩腳，在壩體和板樁之間散拋厚度為1m的亂石。

4.3 新疆葉爾羌河東河灘護岸工程

該防洪工程堤防總長度5km，堤頂寬10.5m，堤基基礎為粉土及細沙。工程基礎防沖處理措施比選了3種方案：①采用沉管灌注鋼筋混凝土樁加振動沉模混凝土板墻進行防沖順壩護岸；②采取槽孔混凝土防滲連續(xù)墻進行壩基防沖；③ 采用水力插板連續(xù)墻進行壩基防沖。方案①基礎防沖處理方案每公里造價約4500萬元，方案②基礎防沖處理方案每公里造價約3000萬元左右，方案③基礎防沖處理方案每公里造價約2800萬元。經(jīng)施工難易、投資大小和防沖效果等綜合比較，堤防基礎防沖采用方案③水力插板技術。為保持其整體穩(wěn)定性，水力插板頂部設鋼筋混凝土連系梁，連系梁尺寸寬×高為0.5×1.5m。水力插板墻深18 m，板樁墻后每隔8m設置深6m的鋼筋混凝土錨墩一個，每個錨墩均設有3根5 m長的水平拉梁與水力插板頂部連系梁連接。

5 結語

水力插板技術采用預制進樁和整體連接技術，可省去傳統(tǒng)施工過程中修圍堰開挖基坑、降水等工作，具有施工速度快、工程造價低、整體連接好、入地深度大等特點，這項技術已在工程搶險及控導工程和河道護岸等工程中得到成功應用并發(fā)揮了較大的經(jīng)濟效益，可結合實際情況在水利工程中廣泛應用。

1. 程義吉．水力插板在黃河口河道整治中的應用 人民黃河，2010,32(10)．

2. 顧立軍，劉小川，何富榮．水力插板技術在工程建設中的應用．水科學與工程技術，2010(5)．

3. 庫爾班·依明，阿里木江胡達拜地．水力插板技術在新疆粉細沙河床防洪工程中的應用，水利科技與經(jīng)濟，2012,18(9)．

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.11.022

TV52

B

1672-2469（2014）11-0067-02

21作者簡介：張 安（1971年—），男，高級工程師。