鋼板樁在掘石港航道整治工程中的應用

沈 詠

[1.上海城投航道建設有限公司，上海市 200441；2.上海城投公路投資（集團）有限公司第四事業部，上海市 200441]

0 引 言

為了實現上?！耙画h十射”主干航道為骨架，著力發展內河集裝箱運輸，打造高等級內河航道網的內河航運發展規劃，航道整治工程數量日益增多。鋼板樁因施工便捷、質量可控、占地少、影響小等優勢，被廣泛應用在航道整治工程中，發揮著經濟效益和社會效益，應得到大力的推廣和應用[1]。

1 工程概況

平申線航道上海段作為長江三角洲航道網的重要組成部分，是上海市“一環十射”高等級航道之一，也是平湖、嘉興、海寧、海鹽等地與上海間大宗物資的重要運輸線。掘石港航道屬于平申線航道一段，全長3.50 km。整治完成后，由原來Ⅳ級航道提升到Ⅲ級航道，將對進一步優化上海港集疏運體系、改善兩岸交通條件和環境質量、提高防洪除澇能力具有重要作用。

2 鋼板樁在本工程的應用

2.1 永久工程

鋼板樁在永久工程中的應用主要為鋼板樁護岸。以本工程為例，護岸主要分為高樁承臺擋墻結構、低樁承臺擋墻結構和特殊段護岸結構。由于本工程地處鎮區段，航道兩岸緊鄰企業和居民，動拆遷工作繁重和艱巨，從規劃藍線到陸域控制線僅僅為8 m的征地范圍，個別企業如電力公司、自來水公司的征地范圍僅僅為4 m，此時鋼板樁占用空間小、施工簡便快捷、周邊影響小、無須圍堰施工等優勢充分發揮出來。整個掘石港航道沿線大多為工況條件差、需要加快施工的整治岸段，因此大多采用以鋼板樁為樁基的高樁承臺擋墻結構。

本工程高樁承臺擋墻結構前方為鋼板樁樁基，后方為預制方樁或者灌注樁樁基，前后方樁基用底板相連，底板與其上方防汛墻連為一體，增加其整體性。防汛墻根據防洪排澇標準50 a重現期，頂標高為+5.14 m。鋼板樁長度根據不同岸段位置略有不同，長度為13 m和16 m兩種。圖1為典型高樁承臺擋墻結構斷面圖。

圖1 典型高樁（13 m樁長）承臺擋墻結構斷面圖

此結構形式用于相鄰建筑物離開征地線大于6 m的岸段。由于周邊工況較好，護岸樁基施工對相鄰建筑物基本沒有影響，是本項目主推的結構形式（見圖2）。

圖2 典型高樁承臺擋墻結構與相鄰建筑物關系

除了典型高樁承臺擋墻結構，對于特殊段護岸，鋼板樁護岸也發揮著作用。本工程存在3戶居民，其住所為磚砌房屋，緊貼著陸域控制線，其房屋基礎已在征地范圍線內。考慮到這3戶居民不愿意被征收房屋，且一直對施工加以阻撓，出于對其房屋的保護和滿足汛期防汛要求，確保工程推進，經過各方商議決定，采用水上施工的方式，在原來的護岸護坡外貼壁加固。這類鋼板樁施工的優點在于施工周期短；對周邊影響范圍小，避免居民的施工阻撓；對緊貼陸域控制線的房屋幾乎沒有影響。

結構形式為單排鋼板樁樁基，鋼板樁長度為13 m，上方與防汛墻連為一體。防汛墻標高+5.14 m。樁基背水面與老護岸之間用碎石、回填土填充壓實，保留老護岸。此結構形式范圍長度為50 m。圖3為特殊段護岸結構斷面形式一。

圖3 特殊段護岸結構斷面形式一

本工程還涉及已建跨航道橋梁下方護岸整治范圍。由于橋梁最低處凈空僅為8m，受限于其凈空高度，橋下樁基無法施打，新建后方有現狀橋墩，無法進行較深的基坑開挖。借鑒該段對岸橋下采用6 m+6 m=12 m無錨鋼板樁接樁的成功施工經驗，本次采用6 m+6 m=12 m的鋼板樁接樁無錨板樁結構形式，利用鋼板樁能焊接的特性，先對6 m長的鋼板樁進行施打，入土后對露出地面的樁采用H型鋼樁前后錯位焊接的方式對另一半6 m樁長的鋼板樁作接樁處理，繼續施打。最終保證了鋼板樁的入土深度，確保了護岸結構的安全。

結構形式為上下各一根6 m鋼板樁焊接為12 m整體長度的單排鋼板樁樁基，上方與防汛墻連為一體。防汛墻標高+5.14 m。此結構形式范圍長度為30 m。圖4為特殊段護岸結構形式二。

圖4 特殊段護岸結構斷面形式二

2.2 臨時工程

鋼板樁在臨時工程中多用于鋼板樁圍堰和基坑維護。本工程大量采用了鋼板樁圍堰作為臨時工程，以便利于樁承臺擋墻結構施工。鋼板樁圍堰與傳統填土圍堰相比,具有重量輕、強度高、鎖口緊密、施工方便、施工進度快、更安全、占地空間小等優點,在城市內的窄河涌堤岸整治工程、水深較大、流急、淤泥或粉細砂等軟基上使用較為有利。

由于圍堰屬于臨時工程，一般由施工單位考慮其布置形式，因此以往的航道整治工程，施工單位都會采用圓木樁、槽鋼及管樁作為支撐，并在回填土方前用竹籬笆及土工布作為內襯完全阻隔外水的圍堰形式。此類圍堰形式雖然施工方便、材料容易獲得，但是具有以下缺陷：

（1）圍堰施工完成后，在使用過程中可能因船行波沖刷、水流及水下暗流等因素影響，圍堰內土體流失，造成圍堰整體受力不均衡。因圍堰內外水位高差較大，堰體內產生管涌時，泥水瞬間沖進圍堰內，造成人員和財產損失。

（2）圍堰施工完畢后，無法確保完全清理竹籬笆格柵及土工布，部分流入航道水域中，籬笆格柵會造成水域污染，而土工布柔性半漂浮物的狀態殘留在河道航道。若過往船舶動力推進器螺旋槳絞入土工布，勢必會造成船只突然失去動力，對自身和過往船舶的航行安全均造成影響。

（3）圍堰屬臨時工程，一般沒有統一施工圖。如果一個航道整治工程有多個標段，就會造成每個標段的圍堰五花八門、千姿百態。由于沒有圍堰施工圖，施工單位對于航道深度估計不足，又屬于臨時工程，可能施工圍堰時存在偷工減料現象，圍堰尚未投入使用就已傾斜甚至坍塌，造成時間的浪費和財產的損失。

本工程由于掘石港鎮區邊緣段毗鄰一條公路，其距離現狀護岸最近僅為5 m。因此，考慮到公路對新建護岸結構的安全穩定產生影響，采用了低樁承臺結構形式的護岸。其樁基和底板全部沉入土中，其受力性能好，能承受公路車輛行駛所帶來的水平外力。由于低樁承臺需要在干地施工開挖，因此需臨水側采用拉森型鋼板樁形式的臨時圍堰。根據以往經驗、勘察資料及防汛標準，計算得出：對于現狀泥面標高于0 m和-2.0 m需要圍堰施工的范圍分別采用樁長為12 m和16 m的雙排鋼板樁圍堰結構形式（見圖5和圖6）。鋼管樁與鋼板樁之間固定牢靠，防止發生錯位。槽鋼作為橫向圍檁，并用鋼拉桿連接加固，以增加雙排鋼板樁圍堰的整體強度。黏土填芯高度接近鋼板樁頂標高，最后頂部采用袋裝土壓頂，達到+4.5 m標高，確保汛期施工安全。

圖5 適用于現狀泥面標高于0 m的圍堰斷面形式

圖6 適用于現狀泥面標高于-2.0 m的圍堰斷面形式

本工程通過施工圖形式確定圍堰工程，也是對之前航道整治過程中傳統圍堰施工的一次探索和嘗試。圍堰施工作為臨時工程往往被大家所忽視，認為這只是施工單位的措施而已。然而在實際航道整治過程中，由于航道岸線長，現狀護岸復雜，需要圍堰施工不在少數，傳統的圍堰形式在施工過程中及拆除后都存在各種各樣的問題，且始終不能得到很好解決。因此，鋼板樁臨時圍堰在施工圖中的體現有以下優點：

（1）招投標階段，施工單位直接根據圖紙清單進行報價，而不是以措施費用報價，能更準確地測算費用，用到實處。

（2）由于圍堰都按施工圖統一布置，完成的圍堰整齊統一，并兼顧汛期防汛作用。

（3）嚴格按圖施工不會因為圍堰傾斜倒塌而造成返工。此外，監理單位對照施工圖紙便于對圍堰施工進行監督管理，防止偷工減料現象的發生。

鋼板樁圍堰因水密性好、穩定性強、施工方便、重復利用，且拆除后不影響船舶航行安全的優勢，逐漸成為航道整治工程主流的圍堰形式。鋼板樁圍堰體現在施工圖上，以統一的設計標準保證了圍堰能一次成型，避免圍堰傾斜甚至坍塌，應該在往后的航道整治工程中大力推廣。

3 鋼板樁在施工過程中常見問題及解決方法

3.1 防腐處理

鋼板樁結構特點是以最少的鋼量提供最佳的強度和耐久性，其最大的問題是如何做好防腐處理。在本工程中，鋼板樁護岸作為永久結構，水位變動區是最容易腐蝕的，因此該區域防腐處理就尤為重要。一般在鋼板樁打入前，進行除銹和防腐處理。就本工程而言，防腐范圍為自樁頂向下0.3 m到允許沖刷泥面以下2 m，并且雙面防腐，其防腐涂層采用環氧重防腐涂料（一道成膜），干膜厚度為500 μm，涂層性能應滿足設計使用年限20 a以上的防腐蝕涂層性能要求，并能提供有資質檢測機構的質量檢測報告和涂層質保書。

3.2 沉樁傾斜

在航道整治施工過程中，由于各種因素的影響，鋼板樁沉樁的過程中經常出現傾斜的問題。如鋼板樁運輸和存放不當，容易出現變形的問題，致使鋼板樁的垂直度出現偏差。另外，在打樁的過程中，施工人員的操作失誤、憑經驗或目測放樁，導致還未施打就已經傾斜；又或者鋼板樁因捶打力度過大而出現傾斜。因此，為了控制鋼板樁垂直度，在施工前要嚴格檢查鋼板樁是否存在變形的現象。同時在沉樁的過程中應采用導向架作為輔助，確保鋼板樁、振動錘和樁位控制同一直線上，并控制施打速度和力度。施打完成之后，用測量儀器對垂直軸向方向進行復核。若偏差超出規范要求，則拔起重新調整施打[2]。

3.2 共連樁問題

施工過程中有時會出現后施打的樁會連同相鄰已施打完成的樁一起下沉的現象。這是因為在打鋼板樁與相鄰鋼板樁咬合面摩擦力大于已打鋼板樁承載力，或者已施打鋼板樁發生的傾斜和扭曲幅度較大，從而容易產生已打鋼板樁會被拖著下沉。處理方法為：

（1）經常檢查并及時糾正已傾斜鋼板樁。

（2）在軟土施工中，前一根樁預留一定高度用來消除被動下沉量，結束時再將鋼板樁打到設計高程。

（3）嚴格按照規定將前后下沉的鋼板樁底部的鎖口對接好，以免出現連樁現象[3]。

4 結語

板樁結構目前在臨時性工程中應用較多，在水運工程的永久結構建設中，鋼板樁的使用量與我國水運建設發展的規模和速度相比，普及率仍然不算很高。因此，在鋼板樁施工技術領域存在很多值得探索和改進的空間。

隨著上海及長江三角洲內河集裝箱運輸的發展，更多的航道會得到整治升級。鋼板樁將在航道整治工程中得到廣泛應用，尤其是在工期緊、征地拆遷困難、對施工環境影響要求高、周圍建筑物密集的情況下，更能體現出其優勢所在[4]。因此，在航道整治工程中推廣應用鋼板樁是大勢所趨。