深厚淤泥質河床管廊過河雙鋼板樁圍堰施工技術研究

吳 健，江 鋒，譚 超，吳志書，周聯英

（1.浙江交工集團股份有限公司，浙江 杭州 310051；2.浙江大學城市學院，浙江 杭州 311100）

0 引言

綜合管廊是將多種市政管線集于一體，能充分利用地下空間并有效解決拉鏈路問題，其綜合布局的優點越來越得到公眾的認可，各地城市均在大力推行城市綜合管廊建設。沿海地區由于河網密集，管廊建設不可避免要穿越河道。采用現澆方案時，需要進行圍堰施工。當遇到深厚淤泥質河床時，對圍堰建造提出了更高的要求。本文以工程案例的形式，對深厚淤泥質河床管廊過河雙鋼板樁圍堰施工技術進行探討，以供業內人士參考。

1 工程概況

嘉興科技城地下綜合管廊項目一期工程Ⅰ標段，位于嘉興市南湖區科技城轄區，包含槜李路（三環東路-慶豐路）和南江路（萬興路-三環南路延伸段）2條道路。南江路為支線單艙倉管廊（3.0×3.2 m），全長1551.7 m；槜李路為干線雙艙管廊（2.4×3.2 m+3.0×3.2 m），全長約 795.93 m。南江路賴施浜橋和槜李路南張橋處管廊過河段河床均為深厚淤泥質地質，采用傳統的鋼板樁圍堰，其穩定性和防滲能力不足。結合現場條件，提出管廊過河雙鋼板樁圍堰施工技術方案。

2 圍堰設計[1,2]

在設計圍堰處清淤后，利用施工平臺和導框通過振動插樁機將鋼板樁插入深厚淤泥質河床地基，相鄰鋼板樁之間通過鎖口連接，間隔一定距離設置兩排鋼板樁，兩排鋼板樁通過多層拉結筋和支撐固定形成穩固的雙鋼板樁體系。為提高深厚淤泥質河床作為圍堰基底的承載力，在雙排鋼板樁之間的河床淤泥基礎內通過壓密注漿方式進行加固處理，從而提高鋼板樁體系的穩定性和抗滲能力，并為雙鋼板樁之間填筑芯土提供足夠的承載力。為進一步提高雙鋼板樁圍堰的穩定性和抗滲能力，在兩排鋼板樁中間填筑摻灰土芯土并設置防滲膜，鋼板樁之間的填筑芯土形成了一道重力式擋墻，提高了鋼板樁圍堰的抗傾覆穩定性。雙鋼板樁之間的芯土利用河道開挖取出的淤泥或淤泥質軟土摻加石灰、水泥等添加劑制作成摻灰土。由于河道開挖產生的淤泥隨意排放會造成環境污染，而未經處理的淤泥難以用作填料，具有較好的壓實度和抗滲能力。摻灰土分層填筑分層壓實，且在摻灰土芯土中間設置一層防滲膜提高芯土的防滲能力。施打鋼板樁所采用的導框采用可調節導框，可通過調平千斤頂調節導框垂直度，并通過調整調節絲桿調節鋼板樁位置，從而提高鋼板樁的打入精度。上下游圍堰均采用相同的方式制作和施工，施工完成的雙鋼板樁圍堰斷面示意見圖1。圍堰施工完成后通過壓密注漿對圍堰內基坑底部進行地基處理，然后進行基坑開挖和管廊主體結構施工，最后進行基坑回填和圍堰拆除。

圖1 雙鋼板樁圍堰斷面示意圖

針對本工程綜合管廊穿越深厚淤泥質河床情況（綜合管廊基坑深度為水位以下約10 m），雙鋼板樁圍堰凈間距4.6 m，圍堰基坑深度10.2 m，采用IV型拉森鋼板樁制作圍堰，鋼板樁長18 m，雙鋼板樁間距為4 m，鋼板樁內填筑淤泥摻灰土（石灰摻量8%，水泥摻量3%，）作為土芯，圍堰圍檁采用I40a工字鋼，圍堰基坑設置兩道橫向600 mm鋼管支撐。

3 施工要點

3.1 施工準備

施工前，認真分析設計提供的地質勘察報告，水文資料，設計圖紙，實地踏勘現場河床情況，對工程收集各方面的參數進行全面分析，對于河床，需重點了解其河底淤泥及淤泥質軟土深度及平整度，施工前對設計位置處河道進行清淤。

復查鋼板樁，檢查振動錘及處理鋼板樁等。剔除那些因裝卸運輸而導致磨損的變形鋼板樁，并對鎖口破裂及表面有焊接殘瘤的鋼板樁進行處理，保證單獨的圍堰鋼板樁具有相同的鎖口，并在鎖口內涂抹適量黃油以減少摩損。

3.2 導框制作安裝

安裝導框時，先進行定位測量，用平板船作臨時施工平臺或搭建臨時施工平臺，在設計位置施打定位樁，然后將制作好的導框固定在定位樁上，導框包括導框主體結構和定位微調系統，導框主體結構由支撐桿制作而成，定位微調系統為雙層結構，設置在導框的頂部和底部。定位微調系統為可伸縮水平調節的定位卡盤，定位卡盤上設置有多個頂推絲桿，通過調節頂推絲桿調節鋼板樁的水平位置。通過調節千斤頂調整導框的垂直度。

3.3 鋼板樁吊運和堆放

裝卸鋼板樁采用兩點吊，注意保護鎖口免受損傷。鋼板樁按照型號、規格、長度等分別堆放，每層堆放數量一般不超過5根，各層間要墊枕木，枕木間距一般為3～4 m，且上下層枕木應在同一垂直線上，堆放的總高度不宜超過2 m。

3.4 鋼板樁施打與固定

鋼板樁采用單根插打。鋼板樁在淤泥質地段擠進過程中，受到淤泥中塊石或其它不明障礙物等側向擠壓作用力大小不同容易發生偏斜，采取以下措施進行糾偏：在發生偏斜位置將鋼板樁往上拔1.0～2.0 m，再往下擊打，如此上下往復數次，讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁的傾斜度。

打設完雙排鋼板樁后進行拉結筋和雙鋼板之間內支撐施工。本著遵循先支撐后降水的原則，在降水之前先對鋼板樁增設內橫撐，以防止鋼板樁因水壓變化而發生變形，橫撐設置距樁頂1 m處，將各邊的橫撐焊接穩固，考慮到水壓力的不斷增大，在內支撐自上而下設置時，必須根據不同水位處不同的水壓力來計算支撐的數目，在排水時，必須保證排水的速度要大于鋼板樁圍堰滲入速度的3倍以上，發現圍堰滲漏處時，必須及時進行封堵。

3.5 雙鋼板樁圍堰基底注漿

由于深厚淤泥質河床承載力極低，而雙鋼板樁圍堰內填筑芯土高度較高，芯土重力大，基底承載可能會不滿足要求，而且雙鋼板樁在淤泥質河床中的穩定性不高，為提高雙鋼板樁圍堰基底的承載力，在雙排鋼板樁之間的深厚淤泥質河床基礎內通過壓密注漿技術進行加固處理，提高鋼板樁的穩定性和鋼板樁的抗滲能力。支撐體系施工完成后，可在雙鋼板樁內部降水，然后向雙鋼板樁之間的河床淤泥內通過壓密注漿注入水泥漿，如果雙鋼板樁穩定性不足，可在未降水或少降水情況下將注漿管插入水下河床進行水下壓密注漿。內注漿處理厚度根據上部承載力要求確定，注漿孔間距1 m，采用先外圍，后內部的分層注漿施工方式。注漿采用從外緣到中間、從上到下、低壓慢注，跳孔分批注漿的施工順序，發現管壁竄冒現象及時封堵，等稍凝后再注，使漿液達到飽和狀態。淤泥質地基壓密注漿一般需滿足下列技術：

（1）注漿采用強度等級42.5 MPa普通硅酸鹽水泥，可摻10%～30%的水泥。

（2）注漿初凝時間為2 h。注漿量注入率為20%。

（3）注漿壓力0.1～1 MPa，水灰比為0.5～0.6，具體可根據現場配合比試驗確定。

3.6 制備摻灰土

將河道內挖出的淤泥質黏土采用推土機攤鋪翻曬。采用人工或機械布灰的方式撒布生石灰和水泥，然后用路拌機拌和，安排2～3人挖槽檢查路拌機是否將石灰土拌勻拌透。石灰土拌勻后，抽取試樣檢測灰劑量，做標準擊實試驗，用配合比試驗時的擊實結果校核現場石灰土的配合比是否準確，并測試成型石灰土強度試件。用推土機的履帶穩壓1～2遍，消除石灰土潛在的壓實不均勻現象。根據土堆總體積和對應含水量的設計摻配劑量以固定容器量測生石灰，石灰劑量應大于設計劑量0.5%。根據所采用土料含水量不同，生石灰摻量一般約5%～10%，水泥摻量一般約2%～5%，具體摻量根據現場試驗確定。

3.7 填筑芯土并設置防滲膜

雙鋼板樁之間抽水和清淤完成后，在鋼板樁內側張掛防滲膜，施工過程防止防滲膜破損。然后采用編織袋裝摻灰土緊貼防滲膜填筑一層土袋。裝土量為土袋容量的1/2～2/3，袋口縫合。土袋均應相互錯縫，盡量堆碼密實、平穩。將制作好的摻灰土分層填筑于雙層鋼板樁中間，每層填筑厚度不宜過大，分層碾壓密實。

3.8 下游圍堰及圍堰內支撐體系施工

下游圍堰施工完成后進行基坑內支撐體系施工。鋼圍檁內支撐構件統一加工后，運送至施工現場進行安裝；內支撐構件主要由縱梁、橫梁、斜撐、對口撐、牛腿、三角板組成。縱、橫梁利用I32a（I45a）工字鋼雙拼而成；斜撐利用4根[25a槽鋼組拼而成；對口撐利用Ф300×6 mm圓管；牛腿利用60 cm長I32a工字鋼斜切；三角板利用2塊12 mm厚鋼板焊接而成。用作構件的型鋼與型鋼連接時，均采用16 mm厚鋼板加強，加強板布設間距為1.5 m。

鋼板樁合攏后即進行第一道內支撐安裝，首先將牛腿焊接在鋼板樁樁身上，接著吊裝縱、橫梁焊接在牛腿上，并焊接三角板；須先將第二、三道鋼圍檁內支撐的縱、橫梁吊放入鋼板樁圍堰內；最后安裝斜撐及對口撐。并仔細檢查鋼板樁圍堰的封閉性。第二、三道鋼圍檁內支撐安裝同第一道安裝方法，圍堰內降水至第二道支撐位置處時，停止抽水；待第二道鋼圍檁內支撐安裝完畢后，繼續降水并開挖基坑至第三道支撐處。

3.9 基坑開挖及坑底壓密注漿

基坑開挖主要采用挖掘機開挖，局部采用高壓水槍將土體沖成泥漿并用泥漿泵抽走。在基坑內設集水坑24 h抽水和降水。必須保持對圍堰進行實時監測，主要包括樁身的變形，鋼板樁內支撐的軸力及內外水位的變化。若鋼板樁變形較大或內支撐軸力過大時，及時采取補救措施。

對淤泥質河床地基通過壓密注漿進行加固，可在圍堰內降水完成后即鉆孔注漿，也可在基坑開挖至一定深度后進行注漿，但是要確保注漿時設計注漿頂面上覆土厚度不小于2 m。注漿前先通過注漿試驗確定相關注漿參數。為了達到預期的注漿效果，施工時先對外圍進行封漿，然后再進行壓密注漿。

3.10 圍堰拆除

待基坑回填完成后進行圍堰拆除作業。首先拔除鋼板樁前先仔細研究拔樁順序和拔樁時間，否則由于拔樁的振動影響以及拔樁帶土過多會引起地面沉降和位移。在內支撐全部拆除完成后，進行鋼板樁的拔除。在拔樁時，采用振動錘進行拔除，拔一根清理一根。為防止將臨近板樁同時拔出，宜將鋼板樁和加固的槽鋼逐根割斷。先割除鋼板樁的支撐，然后再拔圍堰鋼板樁。按與打板樁順序相反的次序拔樁。鋼板樁拔出后挖除圍堰芯土，并對河床進行清理。

4 結語

綜合管廊在沿海河網密集區穿越河道，遇到深厚淤泥質河床時，采用雙排鋼板樁建造圍堰，圍堰基底的深厚淤泥質河床通過壓密注漿處理后承載力較高，提高了雙鋼板樁體系的穩定性和圍堰基底的承載能力；雙排鋼板樁中間填筑有摻灰土形成一道重力式擋墻，顯著提高了圍堰的穩定性，使圍堰具有較高的安全性、防滲性和經濟性，可以進一步推廣應用。

[1]陳巍.城市共同溝結構設計與施工探討一一以洪鐘大道共同溝為例[J].廣東建材,2014(2)：67-70.

[2]王恒棟.GB 50838--2015城市綜合管廊工程技術規范解讀[J].中國建筑防水,2016(14)：34-37.