鋼板樁技術(shù)在嫩江干流堤防應(yīng)急工程中的應(yīng)用分析

趙建宇

(黑龍江省引嫩工程管理處，黑龍江 大慶 161300)

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鋼板樁技術(shù)在嫩江干流堤防應(yīng)急工程中的應(yīng)用分析

趙建宇

(黑龍江省引嫩工程管理處，黑龍江 大慶 161300)

摘要：嫩江是東北地區(qū)的主要河流，具有重要的地理位置，但歷史上頻繁出現(xiàn)洪水災(zāi)害對(duì)嫩江流域的整個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重影響。當(dāng)?shù)卣块T在嫩江干流建立了堤防應(yīng)急工程，以抵御洪澇災(zāi)害的侵襲，并在堤防工程中，運(yùn)用了鋼板樁技術(shù)得到了良好的效果。文章簡(jiǎn)要分析了鋼板樁技術(shù)在嫩江干流堤防工程中的主要技術(shù)及具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：嫩江；洪水災(zāi)害；鋼板樁技術(shù)；堤防應(yīng)急工程；應(yīng)用分析

嫩江主河道全長(zhǎng)137 km，流域經(jīng)過(guò)面積為29.85 萬(wàn) km2，是松花江的北源頭，占松花江整個(gè)流域面積的50%左右。嫩江流經(jīng)區(qū)域物產(chǎn)資源豐富，土地肥沃，是中國(guó)主要的商品糧基地。但是，嫩江洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生，對(duì)沿江流域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活有嚴(yán)重的危害。因此，當(dāng)?shù)貙?duì)嫩江的堤防工作給予高度重視，并運(yùn)用先進(jìn)的鋼板樁技術(shù)對(duì)嫩江干流堤防進(jìn)行加固，以防洪災(zāi)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失[1]。

1嫩江洪水災(zāi)害概況

根據(jù)歷史資料的顯示及當(dāng)?shù)厮牟块T的監(jiān)測(cè)，自從1794年以來(lái)，嫩江的干流地區(qū)就曾經(jīng)發(fā)生過(guò)多次洪澇災(zāi)害，嚴(yán)重洪水災(zāi)害的主要年份有1794年、1886年、1908年、1932年、1955年、1956年、1991年、2013年等。

嫩江干流地區(qū)的洪水災(zāi)害主要有3個(gè)特點(diǎn)：①洪水出現(xiàn)的主要時(shí)間比較集中，主要在7月份和8月份；②由于嫩江的主河道比較平緩，所以，洪災(zāi)的傳播速度相對(duì)來(lái)說(shuō)較慢；③嫩江干流地區(qū)的洪水災(zāi)害整個(gè)歷時(shí)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，一般約為40～60 d。

以2013年嫩江流域發(fā)生的特大洪水災(zāi)害為例作具體說(shuō)明。在2013年的汛期，8月份嫩江發(fā)生了50 a一遇的特大型洪水災(zāi)害，沿江流域的農(nóng)作物直接受害面積達(dá)到了78.72 萬(wàn) m2，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)161億元人民幣。在洪水的侵襲下，嫩江流域的嫩江縣有多處鄉(xiāng)鎮(zhèn)受到直接影響，具體受災(zāi)人口達(dá)到了13 000人，50戶房屋出現(xiàn)垮塌，直接的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)9 000萬(wàn)元。由此可以看出，嫩江流域的洪澇災(zāi)害異常嚴(yán)重，給沿江經(jīng)濟(jì)造成毀滅性的打擊。在這樣的狀況下，干流的堤防應(yīng)急工程建設(shè)就變得尤為重要。

嫩江干流堤防應(yīng)急工程建設(shè)的險(xiǎn)工主要是滑坡、滲漏等方面，嫩江流域的水文部門對(duì)于2013年發(fā)生的特大洪災(zāi)也進(jìn)行了相關(guān)統(tǒng)計(jì)見表1，可以方便相關(guān)堤防工程更好地建設(shè)，減小洪水帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失[2]。

表1　2013年嫩江干流區(qū)域洪水險(xiǎn)情統(tǒng)計(jì)表

2鋼板樁技術(shù)在嫩江干流堤防應(yīng)急工程中的應(yīng)用

嫩江干流堤防應(yīng)急工程主要的重點(diǎn)在于對(duì)堤基的保護(hù)，防止堤基被洪水滲透及破壞，修建地下的防滲墻可有助于加固堤基。防滲墻的具體建造方法有拉槽法、射水法等，與這些舊有的方法相比，鋼板樁防滲技術(shù)更加先進(jìn)與科學(xué)，能對(duì)堤基起到更好的保護(hù)。

2.1鋼板樁的概況及主要設(shè)備

鋼板樁，主要指的是一種熱軋型鋼，這種熱軋型鋼帶有鎖口，是利用鎖口的自身咬合來(lái)形成封閉性相對(duì)較好的鋼板樁墻，可以用于水下防滲。鋼板樁的主要形狀有一字形、Z字形、T字形、U字形等，嫩江干流堤防應(yīng)急工程所使用的主要為U字形鋼板樁。這種形狀的鋼板樁鋼度較高，有很強(qiáng)的抗彎型，可以插入水底深達(dá)20 m。鋼板樁的主要特點(diǎn)有：接合較為緊密、強(qiáng)度很高、不易發(fā)生滲漏，可以適用于地下水較為豐富的地區(qū)和地表軟弱區(qū)。此外，鋼板樁的自身帶有鎖口，這種鎖口咬合后緊密結(jié)實(shí)，不像其它施工技術(shù)在接合處容易出現(xiàn)開叉。

嫩江干流堤防工程在鋼板樁建設(shè)過(guò)程中主要采用的是振動(dòng)法。這種方法的具體沉樁原理為：在振動(dòng)錘進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程之中，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的高頻振動(dòng)，使用液壓夾將這種高頻振動(dòng)力應(yīng)用在鋼板樁之上，再讓鋼板樁將其傳導(dǎo)給受接觸的地層。地層在這種高頻振動(dòng)力的影響之下，自身結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一定變化。如果地層為砂質(zhì)，就會(huì)出現(xiàn)液化效果；如果地層為黏質(zhì)，就會(huì)使地層的黏合力降低。這樣，就會(huì)使鋼板樁周圍的阻力相應(yīng)減小，鋼板樁就會(huì)不斷向地層下陷，最后達(dá)到所設(shè)計(jì)的深度。

在鋼板樁具體的施工中，相應(yīng)使用的設(shè)備主要有振動(dòng)器、電焊機(jī)、挖掘機(jī)、發(fā)電機(jī)、履帶吊等，還要利用推土機(jī)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整。一般來(lái)說(shuō)，履帶吊要根據(jù)鋼板樁的具體長(zhǎng)度及吊車自身的起重力來(lái)進(jìn)行選擇，在嫩江干流堤防建設(shè)中，主要使用的是55t吊車，吊車臂長(zhǎng)為約33.6 m，施工半徑在8～12 m。振動(dòng)器的選擇一般使用日本生產(chǎn)的CM2—120型號(hào)振動(dòng)器，自身功率為90 kW，振幅在9.0 mm，錘重為6.6 t，振動(dòng)力是542 kN[3]。

2.2鋼板樁主要的施工技術(shù)

嫩江干流堤防工程的鋼板樁架設(shè)技術(shù)主要采用的是單根法，主要的環(huán)節(jié)有以下幾點(diǎn)：

2.2.1溝槽挖掘

在進(jìn)行挖掘溝槽的時(shí)候，要根據(jù)鋼板樁的頂部設(shè)計(jì)高度來(lái)決定，溝槽的溝底處一定要平整，寬度要能夠保證鋼板樁樣架的放置，還要給施工人員留出足夠的空間。

2.2.2安裝鋼板樁樣架

在進(jìn)行鋼板樁樣架安裝的時(shí)候，要事先做好定位和相應(yīng)導(dǎo)向，兩根鋼板樁之間的間距至少要為2～5 cm。在安裝的時(shí)候，要在樣架的兩端位置放置平行的兩根導(dǎo)樁，再把樣架吊在導(dǎo)樁之上，使用大號(hào)鏈鉗進(jìn)行固定。樣架在安裝的時(shí)候，要比鋼板樁的自身頂部低30～50 cm，這樣才能保證鋼板樁不被振動(dòng)錘所碰撞。

2.3鋼板樁的打入

在對(duì)鋼板樁進(jìn)行打入的時(shí)候，要用吊錘來(lái)觀察鋼板樁的法向及軸向，以便可以隨時(shí)調(diào)整鋼板樁的垂直度。還要控制好振動(dòng)錘的自身速率，仔細(xì)觀察電流表有什么變化。一般來(lái)說(shuō)，砂質(zhì)土層的電流應(yīng)在220～280 A，黏性土層自身的負(fù)荷相對(duì)來(lái)說(shuō)較大，電流應(yīng)當(dāng)在250至400A左右。在施工的時(shí)候，要密切關(guān)注鋼板樁鎖口處的變化情況，要盡量保證鎖口的四周位置縫隙相同，這樣才能有效減少振動(dòng)產(chǎn)生的阻力。如果阻力相對(duì)較大，就要不時(shí)活動(dòng)鋼板樁，以避免鋼板樁的鎖口處在同一位置振動(dòng)過(guò)久，產(chǎn)生溫度上升的現(xiàn)象。

2.4鋼板樁的導(dǎo)直

鋼板樁的導(dǎo)直要使用吊車進(jìn)行，用吊車先吊住振動(dòng)器，再利用振動(dòng)器將鋼板樁夾住，進(jìn)行導(dǎo)直。在導(dǎo)直的過(guò)程中，一定要注意避免斜拉鋼板樁，防止鋼板樁出現(xiàn)自身扭曲的現(xiàn)象，還要注意鎖口處是否完好無(wú)損。鋼板樁的導(dǎo)直，需要挖掘機(jī)預(yù)先挖出一個(gè)2～3 m的深坑，再將鋼板埋住，接著使用振動(dòng)錘將鋼板樁夾住，移放到樣架之內(nèi)，進(jìn)行導(dǎo)直施打。鋼板樁具體的施打位置要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，一般選擇軸線的正中部，再向兩邊進(jìn)行延伸，這樣能避免鋼板樁出現(xiàn)合攏。在導(dǎo)直的過(guò)程中，施工人員還應(yīng)該使用經(jīng)緯儀，準(zhǔn)確測(cè)量?jī)A斜度，嚴(yán)格進(jìn)行導(dǎo)直作業(yè)。

3結(jié)語(yǔ)

嫩江流域洪災(zāi)頻繁，給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和日常生活帶來(lái)嚴(yán)重影響，因此，干流處的堤防應(yīng)急工程就顯得尤為重要。鋼板樁技術(shù)具有自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用在嫩江干流應(yīng)急工程中，可以有效減小洪水發(fā)生時(shí)帶來(lái)的危害，保護(hù)沿江流域不被洪災(zāi)嚴(yán)重影響，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)嫩江流域的區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李興學(xué),賈汀,李云鶴，等.2013年嫩江松花江黑龍江流域防汛抗洪思考[J].中國(guó)水利,2014(15)：47-50.

[2]李迎九.鋼板樁圍堰施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè),2011(02)：80-83+88.

[3]王寶祿.淺談嫩江縣嫩江干流防洪工程現(xiàn)狀及防汛措施[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2011(04)：67-68.

[作者簡(jiǎn)介]趙建宇(1979-)，男，黑龍江拉哈人，工程師。

[收稿日期]2015-06-28

中圖分類號(hào)：TV871.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1007-7596(2015)11-0041-02