水閘工程中鋼板樁圍堰施工技術的應用研究

◎陳剛 陶凱 冷懷磊 萬強 丁昕

1.句容市水利局；2.句容市堤壩白蟻防治中心；3.句容市白兔鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局

在黨和政府的正確領導下，我國的水利工程建設取得了前所未有的積極成果，各地區(qū)紛紛建設了具有防洪、排澇、灌溉和發(fā)電功能的水利工程，解決了傳統(tǒng)模式下水資源得不到妥善管理和利用的問題。水閘工程是水利工程的重要組成部分，做好鋼板樁圍堰施工、提升水閘施工質(zhì)量及效率，是未來工作的重中之重。

1.鋼板樁圍堰施工技術概述

鋼板樁圍堰施工技術是水閘施工中常見的施工手段之一，因其特殊的材質(zhì)和施工方法，具有比常規(guī)圍堰施工模式更突出的安全性和穩(wěn)定性[1]。其中使用的鋼板樁可以通過自帶的鎖口進行連接，常見的鋼板樁可按照截面形狀分成直板形、槽形及Z形等，根據(jù)施工需求的不同、可有各種大小尺寸及聯(lián)鎖形式，比如拉爾森式，拉克萬納式等。它們都在實際應用中發(fā)揮著積極作用。

在實際施工中，鋼板樁圍堰施工技術存在以下幾方面問題：第一，打樁阻力過大不易貫入。①鋼板樁圍堰結構有一定的特殊性，在堅實的砂層中進行施工時，樁體需要克服巨大的阻力，很難通過普通的打樁設備使之達到預計深度。②鋼板樁之間需要通過鎖口進行連接，但是在施工使用中，鎖扣部位很容易發(fā)生銹蝕、變形等情況，導致鋼板樁無法按照預計情況順利沿鎖口而下，后續(xù)的連接效果可想而知。在進行施工的時候，工作人員可充分分析鋼板樁無法連接的原因，并通過對地質(zhì)條件的研判，明確樁體施工難點，在此基礎上利用高壓沖水或振動法進行施工，同時對鋼板樁進行逐一檢查，對存在銹蝕變形問題的鋼板樁進行調(diào)整更換，在有必要的情況下可在鎖口內(nèi)涂以油脂減少阻力。第二，鋼板樁向打樁方向傾斜。鋼板樁圍堰施工技術的應用環(huán)境往往比較惡劣，這給鋼板樁的正常打樁施工帶來了一定的負面影響，比如在軟土條件下進行施工時，鋼板樁連接鎖口位置的阻力非常大、遠超板樁周圍的土體阻力，二者之間形成的不均衡力會影響鋼板樁的前進方向，工作人員必須要在發(fā)生偏移的第一時間進行調(diào)整，利用卷揚機、鋼索等將板樁反向拉住后再錘擊，確保鋼板樁朝著設計方向運動，在有必要的情況下也可以利用鍥形板樁進行糾偏。第三，將相鄰板樁帶入，也是不容忽視的鋼板樁圍堰施工技術問題，在水閘工程中十分常見。在軟土條件下進行施工時，樁體可能會在遇到不明障礙物、孤石的情況下無法順利進入預定位置，進而將相鄰板樁帶入。在遇到此類問題的情況下，工作人員可采取多次打樁的方法，在一部分鋼板樁進入土體以后，利用屏風法把余下部分打入土中。為確保鋼板樁的穩(wěn)定性，可將相鄰板樁焊牢在圍擦上，并利用型鋼對鋼板樁進行連接，同時采取措施保證連接鎖口的清潔度，為后續(xù)施工打下堅實的基礎。

鋼板樁圍堰施工技術本身具有十分可觀的應用價值，但同時也具有樁體結構特殊、施工流程復雜的特點，在進行應用時應考慮其適配情況，嚴格遵守以下施工要求。①鋼板樁圍堰施工技術不能在存在大漂石及堅硬巖石的河床中進行使用。②在進行施工的過程中，必須要確保鋼板樁的機械性能和尺寸與設計方案保持一致。③為確保鋼板樁圍堰施工技術應用效果，工作人員應提前在水體上下游設置觀測點，為后續(xù)確定圍堰長度、短邊方向等打下堅實的基礎，避免因觀測點不合理、不全面導致的施工誤差。同時還需要利用防水材料對鋼板樁的鎖口位置進行處理，保證鋼板樁圍堰結構的密閉性和防水性。④鋼板樁圍堰施工中，工作人員可利用捶擊、振動、射水等方法使鋼板樁到達預計位置，但考慮到黏土等特殊地質(zhì)條件的特點，射水下沉的技術手段并不適用，工作人員可根據(jù)實際情況確定鋼板樁下沉方案。⑤為確保鋼板樁圍堰施工技術的應用效果，工作人員應在施工過程中，隨時觀察和測量鋼板樁施工的位置、入土的方向是否符合施工要求，發(fā)現(xiàn)不足之處時第一時間進行糾偏[2]。

2.水閘工程中鋼板樁圍堰施工技術的應用要點

2.1 應用案例

A 水閘工程位于我國東南某省份，為確保水閘工程能夠在建成后發(fā)揮應有的作用，建設單位計劃在非汛期進行主體結構施工，經(jīng)多方比對分析，確定了雙排鋼板樁圍堰、粘土均質(zhì)圍堰相結合的施工方案。其中鋼板樁圍堰結構主要可以分成兩部分，即與水流方向垂直的橫向鋼板樁圍堰以及順水流向的縱向鋼板樁圍堰。根據(jù)實際施工需求，該鋼板樁圍堰施工設計參數(shù)為：橫向圍堰全長83m，寬6.5m，鋼板樁長15.0m，入土平均深度8.0m，施工期平均擋水深6.0m，最高7.5m；縱向圍堰全長309 m，寬6m，鋼板樁長13.5m，入土平均深度7m，施工期平均擋水深5.5m，最高7.5m。不難看出，受多方面因素影響，該工程整體施工難度比較大，但在技術人員的不懈努力下，該水閘工程鋼板樁圍堰結構施工取得了圓滿成功。以其為案例對水閘工程中鋼板樁圍堰施工技術的應用要點進行研究，具有一定的現(xiàn)實意義。

2.2 施工前準備

水閘工程本身具有一定的復雜性，想要確保鋼板樁圍堰施工技術的應用效果，施工單位必須要從施工前的準備工作入手，檢查有關機械設備是否符合施工需求，對各個設備的運行情況進行檢查，及時更換其中磨損的零部件，同時確定鋼板樁圍堰結構施工機械設備維護管理方案，確定施工過程中各種機械設備維護保養(yǎng)的方法、周期和負責人員，避免因機械設備質(zhì)量問題導致的施工風險。同時，要做好鋼板樁圍堰結構施工材料的檢查工作，對待進場的鋼板樁材料及其他配件進行抽樣檢查，確定鋼板樁結構強度是否符合設計標準、連接鎖口位置是否存在變形銹蝕問題等，確認無誤后方可允許施工材料進場，對不符合施工需求的原材料可統(tǒng)一存放并與供貨商溝通，確定后續(xù)的更換退款事宜。

2.3 建設作業(yè)平臺

在施工前期準備確認無誤的基礎上，工作人員可根據(jù)水閘工程施工區(qū)段的實際情況確定打樁機起始施工位置，在確定鋼板樁出水高度的前提下將鋼板樁打入水中，而后將提前準備好的鋼板鋪設到穩(wěn)定的鋼板樁上，為打樁機提供后續(xù)作業(yè)平臺。打樁機在這一作業(yè)平臺上行駛并繼續(xù)推進，周而復始即可逐漸形成鋼板樁區(qū)段，在此基礎上完成另一側的鋼板樁施工即可。特別需要提到的是，在打樁機完成樁體錘擊并向前開進的情況下，工作人員應在檢查樁基穩(wěn)定性的基礎上拆除后方的作業(yè)平臺，并將拆卸下來的材料運輸?shù)酱驑稒C前方繼續(xù)使用[3]。

2.4 鋼板樁加固

在鋼板樁施工不斷推進的過程中，工作人員應對已經(jīng)進入預定土體的鋼板樁進行加固，避免因土體松動、鋼板樁打入深度不足等導致的質(zhì)量風險。一般來說，可利用型鋼材料對鋼板樁進行固定，比如在案例工程中，工作人員就在雙排鋼板樁外側高程34.59 m處，各固定一排30#U型槽鋼，起到了提升鋼板樁單側整體剛性的作用。除此之外，工作人員還可以根據(jù)河底鋼板樁高程調(diào)整加固方案，通過增加雙排鋼板樁圍堰的寬度、增設雙排鋼板樁之間的對拉圓鋼等方法，確保鋼板樁施工的質(zhì)量及穩(wěn)定性。

2.5 防滲土工膜鋪設

在水閘工程中應用鋼板樁圍堰施工技術，顯然需要面臨更大的挑戰(zhàn)，工作人員除了要考慮鋼板樁結構本身的穩(wěn)定性之外，還需要考慮鋼板樁圍堰結構在水力作用下的穩(wěn)定性和應用壽命。比如，提升鋼板樁圍堰結構的防滲性能，就是提升其穩(wěn)定性的必然選擇，工作人員可在鋼板樁圍堰結構內(nèi)側布設一層防滲土工膜，避免水分滲入結構當中進而引發(fā)一系列質(zhì)量問題，鋪設好的防滲土工膜還需要與鋼板樁結構進行妥善連接避免其松動，使之在后續(xù)施工中發(fā)揮應有的作用。

2.6 樁間填土

鋼板樁圍堰施工技術具有比較可觀的應用價值，特別是在水閘工程當中更是如此，但是與此同時也必須要看到，這種施工技術比常規(guī)的技術手段更加復雜，對細節(jié)處理的要求更高，比如在進行樁間填土的過程中，工作人員就需要根據(jù)實際情況，反復調(diào)整填土方案。在實際施工中，需要提前對填筑用的土方進行檢查，避免其中存在的石塊、雜物影響到土方壓實效果，另外可將準備好的土方利用挖掘機、自卸汽車等設備運輸?shù)绞┕の恢茫M行后續(xù)的填筑施工。常見的填筑施工方法為分層填筑法，在填筑施工結束、碾壓施工順利完成的情況下，等待填筑土方自行沉降，而后方可進行第二次填土施工，如此反復直至填筑高度符合設計方案為止[4]。

2.7 鋼板樁圍堰結構安全保障

在水閘工程中應用鋼板樁圍堰施工技術，是提升水閘工程施工質(zhì)量的不二之選，也是確保水閘工程安全穩(wěn)定性的必要選擇，在實際工作中，工作人員應將鋼板樁圍堰結構的安全保障放在重要位置。在鋼板樁圍堰施工結束以后，在圍堰結構的臨水側設置浮筒、防撞護欄等安全防護設施，還需要設置通航標志燈，安排專門的工作人員負責對過往船只進行指引，避免通行船只給鋼板樁圍堰結構造成損傷。同時，還需要根據(jù)鋼板樁圍堰施工的設計方案及有關參數(shù)，利用測定設備確定其沉降變形情況，及時發(fā)現(xiàn)鋼板樁圍堰結構坍塌、松動等安全風險。除此之外，還需要在鋼板樁圍堰結構投入應用以后，安排工作人員監(jiān)測鋼板樁圍堰的安全情況，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題及安全風險時，第一時間將有關情況上報，確保鋼板樁圍堰結構處在可控制的安全狀態(tài)，避免不必要的安全風險[5]。

2.8 提升合攏施工質(zhì)量

水閘工程具有極為突出的應用價值，保證水閘工程施工建設質(zhì)量，是工作人員必須要為之努力的目標，而提升鋼板樁圍堰施工技術應用效果，可謂是勢在必行。作為鋼板樁圍堰施工的重中之重，合攏施工的質(zhì)量直接決定著整個圍堰結構的密封性，因此在實際施工中，工作人員必須要采取措施提升合攏施工質(zhì)量，對拼裝施工的細節(jié)問題進行妥善處理，比如對鋼板材料的寬度進行檢查和比對，就是避免合攏質(zhì)量問題的有效手段。除此之外，還需要考慮以下幾方面問題：①在鋼板樁拼裝施工過程中，工作人員可利用建筑信息模型技術對其進行施工模擬，結合三維立體模型判斷合攏施工的最終結果，及時發(fā)現(xiàn)合攏口長度、鋼板樁寬度等重要數(shù)據(jù)存在的誤差，并及時調(diào)整相關參數(shù)、避免不必要的質(zhì)量問題。②鋼板樁圍堰施工質(zhì)量可能受到多種因素的共同影響，特別是在合攏施工時更是如此，比如在鋼板樁打入深度不同的情況下，就可能出現(xiàn)樁體本身與接口不平行的問題，進而影響到水閘工程的整體穩(wěn)定性，此時工作人員可通過外力進行調(diào)整，使鋼板樁與合攏口緊密貼合。③在實際施工中，鋼板樁圍堰合攏處高低不平的問題并不少見，此時可根據(jù)實際施工情況，準確測定上下錯開的距離，并重新設計鋼板樁施工參數(shù)，以便于確保合攏位置密封性，降低水閘工程鋼板樁圍堰結構滲漏風險[6]。

2.9 其他施工技術要點

除了上文已經(jīng)提到過的幾方面技術措施之外，為確保水閘工程中鋼板樁圍堰施工技術的應用效果，工作人員還需要考慮以下幾方面施工技術要點。①在鋼板樁施打過程中，工作人員可提前測定鋼板樁垂直度，確定垂直度符合施工需求的情況下，應盡可能一次性完成施打操作并使之達到預定深度，這能夠在一定程度上規(guī)避反復操作導致的鋼板樁松動問題，對提升鋼板樁圍堰結構施工質(zhì)量有一定的積極作用。②正式進行樁體施工之前，可提前將準備好的樁帽安裝在樁頂，從而解決打樁設備對樁體造成破壞的問題，確保鋼板樁兩端的穩(wěn)定性，使之在后續(xù)施工、使用中發(fā)揮穩(wěn)定性能。③連通管是水閘工程鋼板樁圍堰結構施工中常用的材料，一般可將其安裝到圍堰內(nèi)的低水位處，從而避免圍堰結構內(nèi)外水位差導致的抽水困難問題。在抽水的過程中，工作人員應及時發(fā)現(xiàn)漏水問題并發(fā)現(xiàn)漏水位置，在漏水問題不嚴重且漏水口比較小的情況下，可利用木屑、細煤渣等實施封堵。④為保證鋼板樁圍堰結構的密閉效果，工作人員需采取措施對鋼板樁間的拼縫進行妥善處理，使用橡膠密封片等對其進行封堵，避免滲水漏水問題，同時還需要對焊接施工進行強化，要求焊接技術人員嚴格遵守有關技術規(guī)程進行操作，避免因焊接不合理導致的一系列質(zhì)量問題。

3.結語

經(jīng)過技術人員的不懈努力，案例工程在規(guī)定施工周期內(nèi)順利完成了施工任務，根據(jù)案例工程的實際經(jīng)驗來看，想要確保水閘工程中鋼板樁圍堰施工技術的應用效果，必須要從施工前準備、建設作業(yè)平臺、鋼板樁加固、防滲土工膜鋪設、樁間填等方面分別入手，采取措施避免可能存在的細節(jié)質(zhì)量風險。除此之外，工作人員還需要結合水閘工程鋼板樁圍堰結構施工需求，進一步探索行之有效的施工技術要點。