南水北調楊官屯河閘工程的鋼板樁圍堰施工分析

侯寶民等

摘 要：文章對南水北調楊官屯河閘工程主要從鋼板樁圍堰設計、施工、加固、安全運行以及效果分析等方面進行了全面而詳細的闡述，以期為今后類似工程的施工提供參考。

關鍵詞：鋼板樁圍堰；施工分析

中圖分類號：TV551.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）18-0155-02

1 工程簡介

楊官屯河閘位于楊官屯河口距湖西大堤約130 m，主要建筑物為1級建筑物，次要建筑物為3級建筑物，臨時建筑物為4級建筑物。楊官屯河為Ⅶ-（3）級航道。楊官屯河閘工程是南水北調東線一期南四湖水資源控制工程的重要組成部分。楊官屯河閘位于采煤和采砂塌陷區，地基承壓水頭高、水源豐富，工程地質復雜。

2 鋼板樁圍堰設計

楊官屯河閘在一個非汛期完成所有主體工程施工，原設計在河道左側新建導流渠供通航，由于征地面積大，該方案不可行，現采取雙排鋼板樁圍堰和粘土均質圍堰相結合的方式對基坑進行圍護，利用鋼板樁圍堰橫斷面小的優勢，一側進行主體工程施工，另一側滿足導流通航功能，減少征地，大大節省了工期和投資。

其中粘土均質圍堰位于湖內側，離上閘首50.0 m左右，長90 m；鋼板樁圍堰由兩部分組成，即位于主河道中順水流向的縱向鋼板樁圍堰與垂直水流方向的橫向鋼板樁圍堰，其中縱向鋼板樁圍堰全長313 m，圍堰寬6 m，鋼板樁長13.0 m；橫向圍堰全長83 m，圍堰寬6.5 m，鋼板樁長15.0 m。施工期間利用鋼板樁圍堰與楊官屯河左堤之間寬為13.0～26.0 m的河道進行導流導航，其中左堤底角采用鋼板樁支護。

3 鋼板樁圍堰施工

楊官屯河閘工程鋼板樁圍堰于2010年8月3日開始施工，并于2010年10月26日施工完畢，歷時2個多月。

3.1 鋼板樁圍堰施工

鋼板樁圍堰施工前，用挖掘機平整左岸作業平臺，并進行鋼板樁聯接試驗。聯樁試驗成功后，打樁機從左岸平臺進入楊官河河道，到達河中心鋼板樁設計位置后開始施工，鋼板樁從右岸船運到打樁機位置。

3.1.1 進 場

施工準備完成后，打樁機從左岸平臺將鋼板樁呈梅花形打入水中，鋼板樁露出水面部分高度需保持一致，隨后在鋼板樁上鋪設鋼板形成打樁機作業平臺。打樁機駛上作業平臺后，繼續向前打入鋼板樁，再鋪設鋼板，形成行走平臺。打樁機行走至新平臺后，拆除后方平臺上鋼板并拔出鋼板樁，再將拔除的鋼板樁轉移插入到打樁機行走方向前端，上面再鋪設鋼板，再形成新的行走平臺，不斷向鋼板樁設計位置行進。

3.1.2 施 工

到達設計位置后，先連續打8 m長雙排鋼板樁，再在雙排鋼板樁中間打入若干鋼板樁，在3處鋼板樁上鋪鋼板形成寬8 m、長10 m的作業平臺，用來支撐打樁機作業。打樁機在作業平臺上，先進行一側鋼板樁作業，再進行另一側鋼板樁作業，每完成8 m鋼板樁圍堰作業任務后，通過利用打拔樁機將作業平臺往前方轉移，雙排鋼板樁圍堰每施工推進3 m測量校正1次，確保在與設計位置相符，并校正至同一直線上。

3.2 鋼板樁的加固

隨著鋼板樁施工向前推進，對已完成的鋼板樁采取了加固措施。加固措施主要為：在雙排鋼板樁外側高程34.62 m（水面高程為34.20 m）處，各固定一排30#U型槽鋼用作圍檁，以保證鋼板樁單側整體剛性；再在雙排鋼板樁之間用？準30圓鋼對拉聯接，以保證雙排鋼板樁的相對穩定。由于打樁過程中地質條件較復雜，為了校正鋼板樁垂直度，每隔40根打入一根異形樁進行鋼板樁垂直度校正。

3.3 防滲土工膜鋪設

鋼板樁之間僅靠齒口止水效果不理想；為了提高鋼板樁圍堰防滲要求，在靠施工基坑側鋼板樁內表面加鋪一層防滲土工膜，土工膜搭接長度50 cm，土工膜底部平鋪1 m以上，土工膜頂部至高程35.62 m。土工膜頂部用鋼絲加固于鋼板樁上。土工膜下端采用磚石等物墜入河底。

3.4 樁間填土

鋼板樁間填筑粘土，填筑土方不得含有塊石雜物等，填土高度應保持均勻上升，填筑采用挖掘機配合8 t自卸汽車運輸進行施工。填筑方法為分層填筑，水面以上分層碾壓。

4 鋼板樁圍堰安全防護

鋼板樁圍堰施工完成后，在鋼板樁圍堰臨水側設置浮筒、防撞護欄等安全防護設施，并在圍堰兩端（導流航道進出口）設置通航標志燈，在船只通航期間安排專人進行值班巡查，保證船只通航過程中鋼板樁圍堰的安全運行。鋼板樁圍堰間隔5 m對稱布置觀測點，共布置50組。觀測頻率為基坑排水過程中每天觀測2次，排水完成后，每間隔1 d觀測一次。圍堰封閉后取得初始觀測資料，通過對觀測資料的分析，及時了解雙排鋼板樁圍堰的變形及位移情況。

5 鋼板樁圍堰加固

2010年11月13日，開始基坑內明水小流量抽排，11月20日，我方例行觀測發現鋼板樁圍堰22號-28號觀測點之間出現變形，并有繼續擴張趨勢，隨后立即停止了明水抽排并進行回灌。11月22日，參建各方在查勘了工程現場、查閱了工程資料后，召開了楊官屯河閘工程鋼板樁圍堰加固專題會議，會議要求立即查明鋼板樁變形原因，并采取可靠的加固措施，確保圍堰安全。根據向當地群眾進行調查，此處曾多次進行采砂活動。初步分析是由于采砂等原因，引起地面局部塌陷，造成土質松軟，承載力下降，引起鋼板樁圍堰變形。會議確定了如下處理方案：①在圍堰變形部位回填土上設鉆孔灌注樁，并在頂部設承臺及連系梁對臨水側鋼板樁進行加固；②在鋼板樁圍堰變形部位內側用鋼板樁圍成丁字壩，用以對背水側鋼板樁進行加固；③在沿鋼板樁圍堰變形部位背水側間隔10 m增加一道？準30 cm鋼管支撐，形成斜撐。

5.1 注樁加固

經計算，在河底地面高程低于30 m和鋼板樁變形較大的地方增設灌注樁，灌注樁間距3 m，樁長30 m，共計15根，樁徑1.2 m。

①灌注樁頂部增設承臺，承臺尺寸為：1.5 m×1.5 m×1.2 m，承臺底高程為34.2 m；②鉆孔樁承臺之間設置0.8 m×0.8 m連系梁互相連接；③橫梁與灌注樁承臺之間用30 c槽鋼間距為1 m均勻與連系梁連接。

5.2 丁字壩加固

丁字壩共9個，施工機械采用EX450H震動打拔樁錘。鋼板樁丁字壩選用10 mWRU13-575拉森鋼板樁，丁字壩尺寸為2.5 m×2.5 m，并在丁字壩之間回填黃砂，丁字壩用30 c槽鋼圍檁。丁字壩施工完成后，在丁字壩與變形部位鋼板樁間回填黃砂。

5.3 加 固

在沿鋼板樁圍堰變形部位背水側間隔10 m增加一道？準30 cm鋼管支撐，形成斜撐；鋼管頂部與鋼板樁圍堰的30號槽鋼圍檁焊接，鋼管底部與打入土中的鋼板樁焊接，并形成穩固的整體。

6 鋼板樁圍堰安全運行

2011年2月28日，基坑內明水抽排完畢，船閘閘室及下閘首具備施工條件。此后，按照要求組織人員對鋼板樁圍堰的安全、運行情況進行定期監測。監測數據表明鋼板樁變形已處可控狀態。2011年6月1日，楊官屯河閘工程順利通過了水下工程階段驗收。

7 鋼板樁圍堰成果分析

①楊官屯河閘施工期間需采取不斷航施工，在河道堤防不能改變、開挖導流通航引河方案不可行的前提下，在狹小主河道中，充分利用鋼板樁圍堰橫斷面小的優勢，一側進行主體工程施工，另一側滿足導流通航功能；②當河道有不能斷流斷航要求、在滿足河道導流通航條件下，水上作業，完成鋼板樁圍堰施打和撥除工作；③由于減少征地、節省了導流通航引河開挖和回填實施時間，大大節省了工期和投資；④鋼板樁圍堰多采用單壁封閉式，圍堰內有縱橫向支撐，必要時加斜支撐成為一個圍籠，由于工程特點，本項目只能采取雙排懸臂式鋼板樁圍堰，解決了鋼板樁圍堰直接檔水且水頭較高（最高為7.6 m）穩定、變形等難題；⑤施工期鋼板樁圍堰直接檔水且水頭較高，地基下有中砂層高承壓水情況下，解決了鋼板樁圍堰橫斷面小近距離條件下高水頭條件下側向防滲、鋼板樁間滲漏、高承壓水深基坑保護和降水問題，保證了施工安全；雙排鋼板樁圍堰在楊官屯河閘工程的成功運用，為楊官屯河閘工程主體土建施工目標的如期實現奠定了基礎。

參考文獻：

[1] 李永軍.對鋼板樁圍堰施工方法的探討[J].今日科苑，2008，（8）.

[2] 李家峰，李敏杰.對鋼板樁圍堰施工方法的探討[J].科技資訊，2006，（17）.