雙重復合型鋼圍堰在某船閘樞紐工程中的應用

施海波

摘 要：某復線船閘工程項目是綜合性的跨流域調水工程項目的重要組成部分，復線船閘距離一線船閘僅55.36m，無放坡開挖空間，若采用外圍堆土填圍堰又占用一線船閘航道從而影響船只通行，加上水文地址條件復雜，為達到良好的支護截滲效果，故上下游臨水圍堰采用鋼板樁與鋼管樁雙重結合支護截滲模式，外層鋼板樁起截滲擋水作用，內層鋼管樁主要是抗土壓力剪切作用，實際應用效果較好，施工簡便，節約投資，降低了工程基坑開挖安全風險。

關鍵詞：船閘工程；雙層復合型鋼圍堰；截滲；支護

中圖分類號：TV553 文獻標志碼：A

1 工程概況

某復線船閘按Ⅳ級標準建設，設計船型為500t級兼顧1000t級船舶，船閘閘室尺寸為：240m×23m×4.0m（長×寬×門檻水深）。工程包括閘首、閘室、引航道、導航及靠船建筑物、跨閘公路橋、閘閥門及啟閉機、電氣設備及控制系統、運行管理等生產、生活輔助建筑等建設。

本船閘工程基坑范圍內（高程▽3.0m-▽35.0m）以粉質壤土夾砂壤土或粉質黏土為主，土質較差，透水性較強。基坑開挖前，上下閘首上下游側布置鋼圍堰與土圍堰相結合的擋水圍堰支護，其他局部區域采用雙排鋼筋砼灌注樁、高壓擺噴截滲墻，從而連接成封閉的支護截滲墻。

2 工程設計

本工程上下游鋼圍堰按10年一遇的標準設計，以上游雙排鋼圍堰為例，縱向圍堰采用雙排樁結構，內部填土，內外排拒12m；內側為鋼管樁，樁頂高程36.86m，樁底高程9.5m，入土深度22.5m，順河流方向長度60m；外側為鋼板樁，樁頂高程36.86m，樁底高程11.86m，入土深度16.14m，順河流方向長度67m。橫向圍堰采用雙排樁接均質土圍堰結構；橫向雙排樁與縱向雙排樁相接并呈90°交角，內外排距8m，內側鋼管樁布設長度14m，外側鋼板樁布設長度26m，其他規格尺寸與縱向相同；均質土圍堰與上游左岸導航墻相接，堰頂高程為36.86m，寬6m，兩側邊坡坡比均為1∶3，填土高度約2.4m。

3 施工工藝

3.1 準備工作

（1） 鋼板（管）樁的檢驗

鋼板樁運到工地后，需進行整理，清除鎖口內雜物（如電焊瘤渣，廢物填充），對缺陷部位加以整修，做好鎖口潤滑及防滲措施，每片鋼板樁鎖口都須均勻涂以混合油，其體積配合比為黃油：干膨潤土：干鋸沫=5：5：1。

（2）鋼板（管）樁的連接

鋼結構加工平臺施工。在施工附件整平一處寬10m，長35m的鋼結構連接平臺，在平臺上拼接拉森鋼板樁，然后施焊，在拼接和施焊前，要做胎具限制拉森鋼板樁的變形和彎曲，保證軸線在一水平線上。拉森鋼板樁接頭焊妥后，在拉森鋼板樁底板接頭內側綁焊1塊16mm×200mm×400mm的鋼板作為加強板，以提高接頭處強度，防止施工時接頭處斷裂。鋼板樁（管）之間連接方式如圖1所示。

3.2 鋼圍堰施工

（1）整體施工工藝

①插打鋼管樁及鋼板樁示意如圖2所示。

②安裝圍檁、鋼拉桿示意圖如圖3所示，鋼拉桿間距按2.4m布置。

③回填不透水性土，并不斷觀測鋼板（管）樁的位移變化，同時加固拉桿，使得鋼板（管）樁位移變化在允許范圍內，施工直至完成。

（2）導向架安裝

為施工時確保第一根鋼板樁的位置、垂直度滿足要求根據設計圖紙，在施工平臺上放出鋼板樁中心線的平行線，在軸向外側1.5m處打設鋼管樁，并安裝型鋼圍檁做導向框。為保證沉樁軸線位置的正確和樁的豎直，控制樁的打入精度，防止板樁的屈曲變形和提高樁的貫入能力，需要設置堅固的導架。隨后沿著導向框一次逐根打設鋼板樁。導架可與第一層圍檁配合使用，以提高打入的精度，其內空尺寸依所打入的板樁型號而定，導架做法詳圖如圖4、圖5所示。

安裝導架時應注意以下幾點：

①采用全站儀和水平儀控制和調整其位置。

②通過測量組抄平定出導架中心線，再將導架安裝于三角托架上，三角托架采用槽鋼20#焊接而成，與導架配套使用。

③導架的高度要適宜，要有利于控制鋼板樁的施工高度和提高施工工效。

④導架不能隨著鋼板樁的打設而產生下沉和變形。

⑤導架的位置應盡量垂直，并不能與鋼板樁碰撞、擠壓。

⑥導架安裝后，背面與樁面之間的空隙焊接連接，確保鋼導架與各樁面密貼。

（3）鋼板（管）樁施工

①根據現場施工條件，可采用單獨打入法，其施工程序如下：

（a）先由測量人員定出鋼板樁圍堰的軸線，可每隔一定距離設置導向樁，導向樁直接使用鋼板樁，然后掛繩線作為導線，打樁時利用導線控制鋼板樁的軸線，采用導向架。

（b）準備樁帽及送樁：打樁機吊起鋼板樁，人工扶正就位。

（c）單樁逐根連續施打，注意樁頂高程不宜相差太大。

（d）在插打過程中隨時測量監控每塊樁的斜度不超過2%。

②鋼板樁防滲漏措施

鋼板樁主要依靠鎖口自身密實性進行防漏，但是如果鎖口不密、外側水壓力過大，鋼板樁圍堰會出現滲漏。根據施工經驗，可采取如下措施進行預防和處理。

（a）施工時的預防滲漏措施。鋼板樁滲漏一般出現在鎖口位置，因此施工過程中重點加強對鎖口的檢查。施工前用同型號的短鋼板樁做鎖口滲漏試驗，檢查鋼板樁鎖口松緊程度，；施打前在鋼板樁鎖口內抹黃油；施打時控制好垂直度。

（b）入土部分鋼板樁在開挖時發生滲漏現象時，鋼板樁內側鎖扣處用棉絮、麻絨等在板內側嵌塞。

（c）鋼板樁支護轉角處采用角樁，如連接不夠緊密，宜發生流砂現象。

（4）圍檁、支撐制作、安裝

鋼板（管）樁打樁結束，將圍堰內凈尺寸測量出來。按實際尺寸在陸上將單根圍檁工字鋼拼接成形，將斜撐型鋼制作成形。在鋼板樁上測量標出圍檁底標高尺寸，焊上牛腿。將圍檁吊放至牛腿上，成形焊妥。加裝支撐，焊妥。基坑土方開挖過程中還須進行內支撐的安裝，以防土壓力、水壓力過大影響基坑內的施工安全。

內支撐的設置除了考慮受力外，還應考慮盡量不妨礙坑內施工。內支撐自上而下的設置，一邊抽水、挖土、一邊安裝。安裝必須非常及時到位，隨挖隨撐。安裝時確保無縫鋼管對撐與工字鋼圍檁相交節點強度足夠。在支撐與鋼圍檁相交處設有20mm厚鋼墊板，鋼板樁與圍檁空隙用木楔頂緊圍檁，并可起調節受力作用。

（5）圍堰內土方回填及鋼拉桿安裝

鋼管樁及鋼板樁施工完成后，圍堰內土方回填與拉桿加固同步進行，并不斷監測，保證鋼板樁與鋼管樁的位移變化在允許范圍內。圍堰內土方回填從上下閘首處開始填筑逐漸向上下游方向推擠，填筑用料為黏土，用挖掘機配合汽車運土車轉運。首先填筑應比河面高出50cm，首層填筑完成后用夯實機打實，打實處理時應注意觀察頂面距河面的高度不得低于河面。二次填筑高度每層不超過50cm，分層壓實，直至設計高程。

（6）鋼板樁（管）的拆除

圍堰支撐的拆除按照從下往上的順序逐層拆除。拆除過程中首先拆除桿件，圍檀桿件最后拆除。

①鋼板樁拔樁前，先將圍堰的支撐從下到上陸續拆除，并陸續灌水至圍堰外水位，使內外水壓平衡。

②按與打樁順序相反的次序拔樁。

③遇到拔不動的鋼板樁，應立即停拔檢查，采取射水、振動等松動措施，嚴禁硬拔。

④拔出的鋼板樁應及時清除土砂，涂以油脂。

⑤鋼板樁應分層堆放。

結語

目前，某復線船閘雙重復合型鋼圍堰已全部施工結束，從現場實際觀測效果來看，起到了很好的截滲與抗剪支護雙重效果。此工法合理地將鋼板樁與鋼管樁鋼圍堰的獨到之處進行了有機結合，同時此工法施工工藝較為簡單，投資成本較低，起到了降低成本、縮短工期的作用，并有效地確保了船閘深基坑開挖安全，可在類似項目中推廣運用。

參考文獻

[1]JTS257-2008，水運工程質量檢驗標準[S].

[2]GB50205-2001，鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

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