談渠道鋼板樁導流工程施工方案

曾志剛

【摘要】雷州青年運河灌區(qū)由于灌區(qū)原設計標準低、配套設施不完善、管理手段落后、工程維護資金嚴重不足等，經(jīng)過近 50年的運行，工程設施老化損壞、渠道滲漏嚴重、險情不斷，工程效益逐年衰減。文章就此制定了渠道鋼板樁渠道鋼板施工的方案，針對性地提出一定的觀點，希望有參考作用。

【關鍵詞】運河灌區(qū) 渠道鋼板 渠道鋼板 施工方案

一、工程概況

雷州青年運河灌區(qū)建成于1960年，原設計灌溉面積為 200萬畝，是全國重點大型灌區(qū)之一。該灌區(qū)工程由運河部分（包括主運河、四聯(lián)河、東海河、西海河、東運河、西運河）、灌溉流量1m3/s及以上的干、支渠道和灌溉流量1m3/s以下支、斗、農(nóng)、毛等工程組成。由于灌區(qū)原設計標準低、配套設施不完善、管理手段落后、工程維護資金嚴重不足等，經(jīng)過近 50年的運行，工程設施老化損壞、渠道滲漏嚴重、險情不斷，工程效益逐年衰減，目前實際灌溉面積已降低到 100.1萬畝。

雷州青年運河主河全長78.073km ，設計流量為110m3/s，渠道及主要建筑物級 別為 2 級，主要承擔廉江市區(qū)、遂溪縣城、湛江市赤坎區(qū)、麻章區(qū)及霞山區(qū)生活、工業(yè)用水供水及農(nóng)業(yè)灌溉任務。

根據(jù)施工計劃，本次主河加固改造段長10km ，按照施工期間不停水的原則，進行渠道防滲等工程施工，必須施工導流。

二、圍堰設計方案

該段渠底寬為17～26m，為滿足沿途供水任務，施工期間水深控制在1.8～2.0m。本施工導流方案有兩個，1、為土包圍堰：土包圍堰可利用附近土料，施工技術簡單，工程造價低，但施工機械化低，施工時間較長，土包周轉利用率低，工程工作面窄，而且封水效果不夠理想，還會造成渠底淤積。2、鋼板樁圍堰：鋼板樁材料一次性投入前期費用高，占用流動資金多，但鋼板樁周轉率高，施工方便、快捷，工程工作面大，效益高，后期回收價值大。經(jīng)過對上述兩方案進行技術經(jīng)濟分析論證后，決定采用鋼板樁圍堰的方式，根據(jù)施工計劃，本段分2個作業(yè)班組，按每段300米循環(huán)搭接，分期分段流水作業(yè)。

一）鋼板樁的選用

根據(jù)渠道地質特點，結合鋼板樁的特性、施工方法等方面考慮，擬選用拉森Ⅲ型鋼板樁，拉森Ⅲ型鋼板樁寬度適中，抗彎性能好，其主要技術參數(shù)為：寬B=40cm，厚W=15.5cm，高H=17cm，g=76.1kg/m，鋼板樁入土深度計算如下：

根據(jù)公式：Ksiγw=Ksh/（h1+h2）*γw≤γb

Ks：安全系數(shù)，取1.8 γw：水的密度，取9.8KN/m3 γb：土在水中的密度，取18.5-9.8=8.7KN/m3 i：水力梯度，等于h/（h1+h2）， h取2m，i=4.3/（0.3+2h1）。 得出h1=2.5m，考慮到圍堰安全超高0.5米，則渠道以上鋼板樁長度不少于2.5米，另外，依地質資料及作業(yè)條件，現(xiàn)在水深2m決定選用鋼板樁長度6m長，要求鋼板樁入土深度達樁長0.5倍以上即2.5～3米，因此，每300米渠道施工投入的鋼板樁工程量較大，達約800根，重量365t。

二）打樁設備

鋼板樁打拔樁機為挖掘機（KATO1250）加振動錘改裝而成，振動錘為曰本產(chǎn)NPK-HP-7SXB型，激振力200kN。 因運河河面較寬，且在渠道中心施工，所以需要設置水上施工浮臺進行鋼板樁圍堰施工。

三）鋼板樁圍堰施工

1、前期準備工作

（1）按設計進行進場道路修整，保證打樁所需的機械、材料能滿足施工要求；

（2）在渠道架設施工浮臺，用纜繩將浮臺固定，并設置牽引滑輪，便于對浮臺進行牽拉控制，及時調整打樁機工作覆蓋范圍。

2、圍堰施工

（1）采用的鋼板樁挺直，嚴禁使用鋼度差、變形或開裂的鋼板樁，單樁逐根打入，鋼板樁聯(lián)接間應咬口緊密，垂直入土，打樁時由測量人員按渠道走向定出鋼板樁圍堰的軸線，可每隔一定距離設置導向樁，導向樁直接使用鋼板樁，然后掛繩線作為導線，打樁時利用導線控制鋼板樁的軸線。

（2）準備樁帽及送樁：打樁時必須安裝樁帽，以免樁頂破壞，打樁機吊起鋼板樁，人工扶正就位。

（3）單樁逐根連續(xù)施打，注意樁頂高程不宜相差太大；

（4）為確保板樁成墻不因水壓力造成傾覆，每間隔20米宜設置一斜撐。

3、鋼板樁的施工中遇到的問題及處理：

由于河床地質結構復雜，鋼板樁打拔施工中常遇到一些難題，常采用如下幾點辦法解決：

（1）樁過程中有時遇上大的塊石或其它不明障礙物，導致鋼板樁打入深度不夠，采用轉角樁或弧形樁繞過障礙物。

（2）鋼板樁雜填土地段擠進過程中受到石塊等側向擠壓作用力大小不同容易發(fā)生偏斜，采取以下措施進行糾偏：在發(fā)生偏斜位置將鋼板樁往上拔l.0m～2.0m，再往下錘進，如此上下往復振拔數(shù)次，可使大的塊石被振碎或使其發(fā)生位移，讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁的傾斜度。

（3）鋼板樁沿軸線傾斜度較大時，采用異形樁來糾正，異形樁一般為上寬下窄和寬度大于或小于標準寬度的板樁，異形樁可根據(jù)據(jù)實際傾斜度進行焊接加工；傾斜度較小時也可以用卷揚機或葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘擊。

（4）在基礎較軟處，有時發(fā)生施工當時將鄰樁帶入現(xiàn)象，采用的措施是把相鄰的數(shù)根樁焊接在一起，并且在施打當樁的連接鎖口上涂以黃油等潤滑濟減少阻力。

四）基坑排水

鋼板樁圍堰完成后，為使主體工程能在干地施工，即可進行基坑排水，基坑排水分初期排水和經(jīng)常性排水。

1、初期排水

初期排水要來源于基坑內積水、堰基的滲水、降雨匯水等。初期排水流量根據(jù)地質情況、工程等級、工期長短及施工條件等因素，并參考實際工程經(jīng)驗按下式確定：

Q=ηV/T 式中：Q-初期排水流量m3/s；

V-基坑的積水體積m3，本工程中V=（22+13）×6×0.5×300=31500m3

T-初期排水時間s，本工程中s=5×24×3600=432000s；

η-經(jīng)驗系數(shù)，一般取3～6，當覆蓋層厚，滲透系數(shù)大時取上限本工程取3。

本工程進行初期排水時根據(jù)現(xiàn)場實際情況，按上式計算初期排水流量Q=0.22m3/s=792m3/h。

排水設備選用250HW-12A型蝸殼式混流泵，額定流量600m3/h，按84%出力計算，實際流量取504m3/h，揚程12.5m，額定功率30kW。根據(jù)下式計算水泵數(shù)量：

n=1.3kQ/π 其中：n—水泵數(shù)量； k—備用系數(shù)，本工程取1.20； Q—排水流量，本工程為792m3/h；π—單機排水流量，取504m3/h。 經(jīng)過計算n=2.4，取2臺。

在初期排水期間，控制水位下降速度，并對堰體邊坡進行嚴密監(jiān)測，防止由于外側水位下降過快造成堰體邊坡因滲透壓力過大失穩(wěn)、滑坡。

2、經(jīng)常性排水

由于初期排水后基坑內、外水位差大，因此滲流大，另外在施工過程中將產(chǎn)生部分施工廢水，以及施工程中遇到長時間降雨，這些都導致了基坑在施工過程中存在經(jīng)常性排水的需要，本工程經(jīng)常性排水主要以明溝配集水井進行，同時在集水井內鋪設反濾層，安放水泵，通過水泵將井內的水排至基坑外側，保證工程施工順利進行。

五）圍堰擋水效果

基坑排水后，可觀察圍堰擋水止水，若鋼板樁圍堰內表面基本沒有漏水，只有少數(shù)較殘舊的鋼板樁由于接頭不緊密導致一些漏水；基坑內也沒有出現(xiàn)滲漏、管涌等現(xiàn)象，說明鋼板樁圍堰是滿足工程施工要求。

六）變形觀測

在圍堰擋水期間，由于內、外水壓力差的存在，必然對鋼板樁圍堰產(chǎn)生側壓力，為確保工程安全，必須定期對鋼板樁頂?shù)奈灰七M行觀測，如果發(fā)現(xiàn)樁頂向基坑內的偏移量穩(wěn)定在2～10cm之間，說明堰體是穩(wěn)定的，若偏移量超過設計值，必須對轉圍堰進行支撐，防止出現(xiàn)傾覆，導致安全與質量事故的出現(xiàn)。

七）拔樁

渠底板施工完成后就可拔樁，拔樁亦是在浮臺上進行，先用打拔樁機夾住鋼板樁頭部振動1min～2min，使鋼板樁周圍的土松動，產(chǎn)生“液化” ，減少土對樁的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔樁時注意樁機的負荷情況，發(fā)現(xiàn)上拔困難或拔不上來時，應停止拔樁，顯獲動1min～2min后再往下錘0.5m～1.0m再往上振拔，如此反復可將樁拔出來。同時注意不能因拔樁而損壞已完成的混凝土工程。已拔出的鋼板樁經(jīng)修理后可投入下一輪施工中循環(huán)使用。

八）施工總結

目前該段工程已基本完成，經(jīng)質量檢測，全部達到設計要求。鋼板樁圍堰在本段渠道施工中，發(fā)揮了重要的作用：鋼板樁強度高，容易打入堅硬的土層，能按需組成各種外形的圍堰，并可多次周轉使用；同時圍堰擋水效果好，且不需進行經(jīng)常性維護，施工方便、快捷，機械化程度高，圍堰占基坑比例小，工程施工工作面大，進度快，效益高；另外，圍堰拆除方便，不會出現(xiàn)因拆除圍堰而淤積渠道。