明挖隧道穿越河道鋼板樁圍堰倒邊施工技術研究
——以佛山樂從鎮英雄河為例

賓城華

(中鐵十二局集團第二工程有限公司，太原 030000)

1 明挖法鋼板樁倒邊施工概念

明挖法倒邊施工是指在隧道施工過程中將需要下穿的道路或河流等分成兩期施工，待第一期圍護-開挖-主體結構-還建等施工完成并具備通流或通路的條件后再進行二期施工。采用明挖法倒邊施工是不影響道路或河流正常使用的常用方法。

2 明挖鋼板樁圍堰倒邊施工的優點與不足

隧道明挖下穿河道的施工方法較多，必須結合現場的實際情況(河道寬度、河道用途及河道周邊環境情況等)來對施工方法加以改進。由于英雄河地理位置特殊，而且為當地重要的景觀及排洪河道，隧道明挖施工前無法進行遷移和斷流。

優點：直接造價低，不影響河道正常使用，鋼板樁可重復利用，對河道污染小，施工安全可靠。不足：工期長，不能保證鋼板樁接縫的防水效果。

3 施工工藝和施工安全措施

3.1 施工工藝原理

利用鋼板樁圍堰倒邊施工的原理。在明挖隧道穿越英雄河的施工過程中，采用鋼板樁圍堰，沿中心里程將河道分成東西兩側，先后施工河道兩側的隧道主體結構，施工過程中未影響河道的正常使用。先施工河道東側隧道主體結構，河道西側為過水區，待河道東側完成還建后，倒邊施工河道西側隧道主體結構。鋼板樁打插和圍堰回填的交替進行，減少了水流對回填土的沖刷，鋼板樁外側噸袋反壓保證了圍堰的整體穩定性，并有效減少了水流對圍堰的沖刷。

3.2 施工工藝流程

圖1 施工工藝流程圖Fig.1 Construction process flow chart

3.3 施工工藝要點

3.3.1 測量放樣

通過測量放樣對河道、周邊建筑進行測量，確定管鋼板樁打設位置、回填高度，為恢復河道做準備。

3.3.2 鋼板樁圍堰與主體結構施工

鋼板樁由河邊向河中間插打。從河邊可向河道內打設8 m，南北兩側鋼板樁各完成8 m，回填磚渣、石塊。回填寬度兩側各10 m，作為插板機作業平臺，順序由東向西插打鋼板樁、回填作業平臺。回填至圍堰西側邊沿后，插打西側鋼板樁。為確保回填效果和減少對河道污染，本項目采取的是自兩邊對稱向中間合攏。

英雄河為樂從鎮主要景觀及排洪河道，每天都要進行河水的更新，確保河道周邊居民有一個良好的居住環境。若使用傳統先填土再打插鋼板樁的方式，水流會帶走大量泥土，不僅達不到預期的回填效果，還污染了河道。故針對英雄河的特殊情形，施工過程中采取了鋼板樁打插與圍堰回填交替施工的方式：第一步，對岸邊施工操作半徑范圍內的鋼板樁使用鋼板樁打插機；第二步，回填鋼板樁已施工完成范圍內的河道；第三步，施工圍堰剩余鋼板樁；第四步，圍堰剩余部分回填及平臺壓實。鋼板樁打插與圍堰回填交替可以有效減少河水對回填土的沖刷，不僅提高了回填效率，還減少了對河道造成的污染。

在一期U型槽施做完成后，提前施做與中間隔水墻相連的二期圍堰鋼板樁，避免將一期U型槽清理的土在英雄河西側填筑圍堰時再次回填。

3.3.3 河道還建施工

在河道施工段的主體結構完成施工后，破除河道內地下連續墻至U型槽底板底標高，U型槽延至地連墻外側1 m，地連墻外側的底板做成凸榫形，防止河水滲入主體結構。

A.U型槽中間鋼筋混凝土隔水墻破除。中間隔水墻的破除施工應盡量避開雨雪季節。應在已還建的U型槽上填筑一個作業平臺，以供鋼板樁打插機、吊車、挖機和其他設備操作。中間隔墻破除時，可在迎水側施做砂袋-黏土圍堰，大砂袋采用吊車吊放，錯縫放置，接縫較大處采用小砂袋填充。砂袋與隔水墻之間采用黏土回填壓實。回填由中間向兩側進行，并在黏土與隔水墻之間事先插入1 cm厚的鋼板，目的是在擋水墻破除過程中確保后方土體的穩定性，相鄰鋼板之間要留有20 cm的搭接長度。B.河道清理和鋼板樁拔除。一期U型槽完成還建之后，要將U型槽北側(臨近神州橋)的鋼板樁拔除。由于橋上鋼板樁打插機無法作業，為避免再次在已經還建的U型槽內回填作業平臺，施做U型槽之前，應在河道擋水墻和鋼板樁中間預留出一個3 m寬的機械作業通道，便于長臂挖機可以在一期U型槽東西兩側將北側河道清理干凈。拔除南側鋼板樁，完成河道清理作業。等到回填河道西側時再拔除河道中間的鋼板樁。二期U型槽還建完成之后，由于北側(臨近神州橋)無法為鋼板樁打插機、長臂挖機等機械提供作業平臺，故而充分利用破除隔水墻時在U型槽內所填筑的平臺來完成鋼板樁拔除和河道清理作業。

4 施工安全與質量保障措施

4.1 施工安全保障措施

第一，施工前對所有作業人員進行安全培訓教育和書面交底。第二，在鋼板樁施工過程中安排專人指揮，并在現場設置警戒線，非作業人員禁止入內。第三，鋼板樁打插過程中，應將套栓住鋼板樁的鋼絲繩系在鋼板樁打插機上。第四，鋼板樁打插司機、吊車司機、挖機司機及其他特種作業人員均應進行崗前培訓，持證上崗。第五，邊坡開挖時，應采取必要的坡面防護措施。第六，規范氧氣乙炔的使用方式，使用時，氧氣乙炔間隔不能小于5 m，而且乙炔嚴禁倒地使用。第七，健全的組織保證措施是實現安全質量控制的重要因素。在各分項工程作業前，都應組織防洪演練，應急物資應準備充足，并合理安排人員對現場進行巡視，確保各工序能夠順利完成。

4.2 施工質量保障措施

第一，測量放線。圍堰施工時應保證必需的過水斷面，并保證兩側漿砌片石河堤不受破壞。第二，鋼板樁沉樁施工前應先試樁，試樁數量不小于10根。第三，在插打過程中，隨時測量監控每塊樁的斜度，保證其斜度不超過2%。若偏斜過大不能用拉齊方法調正時可拔起重打，鋼板樁接縫應采用捻縫處理。第四，鋼板樁圍堰四周均采用優質黏土回填壓實，防止河水滲入基坑內。第五，砂袋-黏土圍堰填筑時，砂袋要堆碼密實，大砂袋錯縫處可利用小砂袋填充，要采用低含水量的黏土，保證填筑的密實性。第六，擋水墻破除后，剩余的混凝土和鋼筋不允許高出還建U型槽底板。

5 施工監測

明挖法鋼板樁圍堰穿越河道施工是一項風險性較大的系統工程，必須在施工過程中做到動態監測和信息化處理，從而確保圍堰及周邊環境的安全。

監控目的。對現場實際情況進行監測，對數據結構進行對比分析，以達到指導施工的目的。通過監測可以確保鋼板樁的施工質量，明確圍堰的穩定情況、明挖基坑圍護體系的受力變形情況、周邊構筑物及管線的安全情況。

主要監控項目。A.河道水位。B.河堤、道路等周邊環境的水平及豎直位移。C.基坑外圍的地下水位。D.圍護結構的水平及豎直位移。E.地表沉降。F.基坑底部的隆起。G.鋼板樁受力后的水平撓度。H.支撐體系的軸力。I.開挖邊坡的穩定性。