鋼板樁在內河航道護岸工程中的應用

沈旭鴻

摘 要：鋼板樁作為一種柔性、快捷、可重復利用的綠色建材，廣泛應用于碼頭、船塢、水閘、圍堰支護等工程領域，有著較好的綜合經濟效益。本文結合京杭運河蘇南段三級航道整治工程闡述鋼板樁護岸的適用范圍，并對設計、施工、防腐等方面進行分析。通過工程應用為鋼板樁護岸在江蘇省干線航道網乃至長三角地區高等級航道建設中的推廣和應用積累經驗。

關鍵詞：鋼板樁;航道;護岸

中圖分類號：U617.8? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）10-0136-03＼

1引言

為貫徹落實科學發展觀的要求，實現交通運輸行業可持續發展，構建和諧環保、節能減排的內河運輸環境將成為航道建設的必然要求之一。目前，國內航道工程擋墻護岸的結構型式普遍采用現澆混凝土、漿砌塊石等剛性結構，以抵御水流沖刷、船舶撞擊。隨著社會發展，航道工程建設與周邊生態環境、人文景觀相協調，結構盡量采用柔性結構的設計理念逐步得到推廣。鋼板樁在資源節約、經濟適用方面較傳統的漿砌塊石、鋼筋混凝土護岸具有無可比擬的優勢，作為一種柔性、快捷、可重復利用的綠色建材有著較好的綜合經濟效益。

2鋼板樁護岸的適用性

京杭運河蘇南段北起長江諫壁口門，南至江浙交界的鴨子壩，全長約212km，是江蘇省干線航道網中重要的骨干航道，在運河上常年有大量船舶航行，是京杭運河上船舶密度最高的河段之一。隨著航道貨運量的增長，船舶運行繁忙，運河現有通過能力不足，且部分航段護岸出現了沖刷、坍塌等現象，更加影響了通航能力，為發揮國家水運主通道資源優勢，江蘇省開展了全線三級航道整治工程。

京杭運河蘇南段部分段落兩岸房屋及廠區密集，采用傳統的護岸結構型式需要開挖施工，施工周期長，對周邊環境影響大，且征地拆遷費用高。而鋼板樁護岸的利用有效地減少了工程周期，節省了土地資源，避免了社會矛盾，節約了工程總投資。在綜合考慮工程及征地拆遷費用的情況下，鋼板樁護岸在拆遷困難段具有明顯優勢。

3工程方案的選擇及設計

3.1項目概況

京杭運河蘇南段原設計多采用重力式擋墻方案。某局部段落由于部分護岸后方廠房和房屋密集，采用傳統的護岸形式需要大開挖施工，征地拆遷難度大。

3.2工程地質

項目所在河段流經區域在地形地貌上屬于長江下游沖湖積平原工程地質區太湖水網平原工程地質亞區，地勢寬廣平坦，地面高程▽4.0～▽6.0（1985國家高程基準），地勢總體比較平坦。運河沿岸多分布有民房和廠房，田間多分布有溝渠浜塘，河流縱橫成網，素有“水鄉澤國”之稱。

地層巖性主要包括：1b填土（粉質粘土含碎石，主要為原駁岸段填土）;1-1粉質粘土（灰黃、褐灰、黃灰色，可塑為主，中等壓縮性，部分為粉土或粉質粘土混粉砂）;2-1（粉質）粘土（灰黃色、褐黃色，硬塑，部分可塑，夾鐵錳結核，中等壓縮性）;2-1a粉質粘土（灰黃色、褐黃色，軟塑為主，中等壓縮性）;3-1粘土、粉質粘土（灰黃色、灰色，可塑～硬塑，中等壓縮性）。

3.3設計方案的確定

為確保計航道底寬、口寬及水深等斷面標準滿足三級航道整治要求，避免護岸后方房屋及廠房拆遷，減少對周邊生產、生活的影響。在方案比選階段，從經濟及技術的角度出發，根據設計目的考慮了鋼筋混凝土排樁墻、地下連續墻、預制板樁墻等多個方案。但是最終根據現場條件考慮到鋼板樁具有施工快捷、工期短、施工場地小對周邊道路出行及生產、生活影響小、安全環保、外形美觀等優勢而最終選擇了鋼板樁+土層錨桿作為護岸設計方案。

3.4設計結構型式

鋼板樁護岸采用U型鋼板樁+墻后土層錨桿的結構型式。鋼板樁型號采用600寬冷彎U型鋼板樁，鋼材強度等級為Q345。在鋼板樁護岸頂部往下約2.5m位置，設置分散壓縮型預應力土錨，錨桿間距為2.4米，錨桿與水平夾角為20°。

4施工

（1）打樁機械進場，施工完成鋼板樁護岸。鋼板樁施打時必須以兩端平面尺寸控制。打樁時宜根據鋼板樁的特性、土質及周邊場地等情況選定經濟合理的施工機械和施工方法。鋼板樁之間通過鎖扣咬合聯成整體，樁在打入前應將樁尖處的凹槽口封閉，避免泥土擠入，鎖口應涂以油脂、瀝青等止水材料。由于鋼板樁作為護岸直接暴露在外，故對其外觀要求較高，所以對鋼板樁的偏位、垂直度要求較高。施打鋼板樁要求樁頂水平偏差不得大于50mm，樁身垂直度不得大于1/320。同時完成鋼導梁焊接安裝施工。

（2）錨桿機械進場，施工完以錨桿中心位置，按照設計傾角鉆孔（鋼板樁及鋼導梁上亦需要開孔），并需要適當清孔。同時需要完成土錨錨桿（含注漿管）的加工與組裝。

（3）待錨桿加工完成后將其插入，并對鉆孔內采用水泥砂漿進行注漿。砂漿用水泥宜采用采用中砂，硅酸鹽水泥不得低于42.5級，水泥的各齡期強度不得低于《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007中規定的數值。注漿壓力不宜小于0.4MPa。注漿管頭部需插入鉆孔，距孔底宜留有50～100mm的空隙，待孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時可以停止注漿，然后進行止漿密封裝置的注漿，注漿壓力≥2.5MPa。

（4）對錨固體進行二次高壓注漿。當首次注漿形成的水泥土強度達到設計強度后，方可開展二次劈裂注漿，注漿壓力應≥0.8MPa。高壓注漿材料可采用純水泥漿，水灰比為0.45。二次高壓注漿時需將鉆孔口用水玻璃等材料封密實。

（5）施工完成鋼臺座及錨頭等構件。當錨固體達到要求后對土錨進行張拉，采用循環加載方式進行張拉，起始荷載可取0.1～0.2倍的錨桿拉力設計值，逐級加載增量宜取0.15的錨桿拉力設計值。每級加載錨頭位移不超過0.1mm的情況下，方能進行下一級荷載的施加。當達到1.05～1.10倍的錨桿拉力設計值時，需要保持相應荷載15min，之后才能卸荷至鎖定值，并對土錨進行鎖定。

5防腐處理

鋼板樁結構有部分長期浸泡在水中，還有部分處于水和空氣的干、濕交替中，因此必須做好鋼結構的防腐蝕處理。U型鋼板樁在水位變幅區臨水面采用噴鋅防腐，鋼板樁其余部位及鋼導梁等其他附屬金屬結構面層需涂防銹漆及面漆各兩道。

6結論

通過工程應用的實踐可知，與傳統重力式結構相比，施工過程中鋼板樁護岸可以最大效果地減少后方房屋拆遷量，滿足了三級航道整治的要求。鋼板樁施工過程中，具有進度快、占用空間少，環境影響小的特點。鋼板樁護岸在京杭運河常州段三級航道工程中的應用，為其在航道建設中的推廣和應用積累了經驗。

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