復雜環境深水軟基鋼管樁臨時支護結構應用探微

李小鵬

（廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞 523710）

1 工程概況

本工程位于廣東粵北山區某大型樞紐電站壩址處，工程內容為緊貼舊船閘新建一條1000 t 級船閘，施工期間要確保舊船閘通航。作為地下連續墻施工平臺的臨時支擋結構，位于大型樞紐電站的庫區緊貼舊船閘的上游引航道，上游引航道平均水深9 m。區域地質詳勘資料顯示工程區內主要出露地層巖性為石灰巖，河床覆蓋層分別是塑狀淤泥質和砂卵石土，厚度為6～10 m（區域環境見圖1）。

圖1 施工區域環境原狀

本工程施工難點為：在庫區深水位環境下，在一期二線船閘上游地連墻圍堰施工土平臺填筑過程中，要防止平臺填筑侵占航道，確保舊一線船閘上下游引航道通航寬度；同時，施工土平臺在地連墻施工期間要保證大型起重設備和其他重型運輸及作業設備的安全作業，不能出現超規范的沉降和整體滑移變形[1]。

2 原設計支擋結構方案缺點

原方案采用鋼筋石籠作為擋土墻（見圖2），但在深水環境下無法保證鋼筋石籠網的水下施工和成型，同時考慮到舊船閘的運行，采用鋼筋石籠作為擋土墻勢必侵占舊船閘引航道，不利于船舶安全通航。

圖2 上游地連墻圍堰施工平臺鋼筋石籠網支擋結構

3 鋼管支擋設計方案及其優劣分析

經過分析比較，一期二線上游支護結構決定采用雙排鋼管樁擋土方案，即擋土樁+錨固樁（見圖3）。擋土鋼管樁采用Ф820×10 型，L =15 m，間距0.90 m，錨固鋼管樁采用Ф820×10 型，L=15 m，間距2.50 m，上部采用［30B 型槽鋼冠梁圍檀與鋼管樁焊接。雙排鋼管樁之間采用［30B 型槽鋼連梁與鋼冠梁，擋土樁擋土側鋪設土工格柵和土工布。施工平臺迎水側袋裝土填筑，鋼管樁頂端設置安全警示燈。擋土鋼管樁中心距舊船閘中心線27.38 m。

圖3 上游地連墻圍堰施工平臺鋼管樁支護結構

采用鋼管作為支擋結構具有以下優點：①斷面較小，占用通航航道少；②作為垂直支護利于往來船舶的通航安全；③可在水面施工，降低了施工難度；④方便后期拆除（不過工程造價相對較高）。鋼管樁施工效果如圖4 所示。

圖4 上游地連墻圍堰施工平臺鋼管樁施工完成效果

4 設計受力驗算及施工

4.1 穩定性驗算

鋼管臨水側水位▽36.5 m，施工土平臺高程▽38.32 m，河床底持力層高程▽29.32 m，為確保安全性，水壓力和淤泥質土被動土壓力均不考慮計入，錨固樁拉力取1/2 最大錨固拉力，施工荷載取施工設備均布荷載。經計算，擋土鋼管嵌固穩定安全系數為1.65，抗滑穩定安全系數為1.52，均滿足規范要求。

4.2 鋼管樁支護施工

4.2.1 施工工藝流程

航道河床清淤疏浚→放線定位→掃床→鋼管樁施工→圍堰施工土平臺填筑→地連墻圍堰施工→鋼管樁拆除。

4.2.2 主要施工方法

（1）前期施工準備。鋼管樁施壓前，先進行河床清淤疏浚，河床盡可能清除淤泥覆蓋層。然后由測量人員放樣定位，放出鋼管樁位置軸線。再利用挖掘機輔以浮船進行水下掃床，挖除舊河床漿砌石護底或水下孤石[2-3]。

（2）二線、一線上游鋼管樁施工。因上游常年水位為▽37.32 m，鋼管樁施工需在水上進行，利用浮船作為打樁平臺進行鋼管樁施工。利用運輸船把鋼管樁運至施工水域，采用浮船配以25 t 浮吊將鋼管樁吊放就位，用長臂履帶機配以液壓振動錘在船上施壓鋼管樁至設計高程。對于液壓振動錘不能將鋼管樁壓入設計深度的，再采用電動打樁錘輔以浮船進行水上施打直至設計高程。鋼管樁施壓（打）完后，沿錨固樁、擋土鋼管樁上部縱向用［30B 槽鋼通長焊接，橫向用［30B 槽鋼連梁進行焊接，形成雙排鋼管樁體系，然后填筑黏土平臺。平臺鋼管樁施工見圖5。

圖5 上游施工平臺鋼管樁施工作業

（3）施工控制指標。打樁時，在正面布置一臺全站儀觀測定位，側面設置兩臺經緯儀在兩個方向加以控制，保證鋼管樁的垂直度。鋼管樁施工的質量控制以樁頂達到設計標高或樁底達到巖面控制為標準[4-5]。

4.2.3 鋼管樁拆除

待地連墻圍堰施工完成具備擋水條件后，鋼管樁即可拔除。鋼管樁拔除同樣采用振動錘，其施工順序與安裝順序相反，拔除時應注意慢拔，以免帶出大量泥土，引起土體變形。上游地連墻圍堰施工平臺最終效果見圖6。

圖6 上游地連墻圍堰施工平臺最終效果

5 結語

鋼管樁支護結構應用于本工程淤泥質砂卵石軟土基礎取得了良好效果，確保地連墻施工平臺在庫區高水位環境下作業的安全，施工過程中鋼管樁支護結構沉降和位移均滿足要求，尤其是經受住了大型360 T 履帶式起重等設備的檢驗。同時也保證了往來船舶安全航行，確保了舊船閘安全運行，起到了有效擋土作用，確保了施工的安全作業。而且其結構簡單、施工速度快，確保了工期。