鋼板樁結(jié)構(gòu)在內(nèi)河船閘設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

羅彬，劉淑偉，賈壽良

（1.安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司，合肥230011；2.安徽省淮南市港航管理局，安徽 淮南232007）

1 工程概況

沙潁河航道汾泉河楊橋船閘擴(kuò)建工程地處臨泉縣楊橋鎮(zhèn)，距離臨泉縣城約26km。船閘位于泉河上，楊橋分洪閘、節(jié)制閘左側(cè)，上距后韓灣閘36lm，下距阜陽閘54km，級別為Ⅳ級，門檻水深、閘室長度等滿足500t 級兼顧1000t 級通航，船閘規(guī)模確定為200m×13.0m×3.5m（長×寬×門檻水深），為單線單級船閘。

2 設(shè)計(jì)變更

2.1 變更原因

變更原因?yàn)椋?/p>

1）船閘原設(shè)計(jì)采用扶壁式導(dǎo)航墻結(jié)構(gòu)，施工過程中發(fā)現(xiàn)：原設(shè)計(jì)中上游靠船建筑物后方隔離堤與導(dǎo)航墻同樣采用了扶壁式擋土墻的結(jié)構(gòu)，由于岸灘寬度較窄，放坡距離不足，擋墻施工前需首先填筑圍堰，再進(jìn)行深基坑開挖。然而由于上游靠船建筑物右側(cè)緊鄰主河道，施工過程中發(fā)現(xiàn)圍堰填筑及基坑降水等施工難度較大，繼續(xù)采用原方案施工將增加建設(shè)成本、延長施工工期，無法按照規(guī)定的工期和概算完成工程。

2）從2000 年初開始，江蘇省開始積極推動(dòng)鋼板樁在船閘、港口中的應(yīng)用，至今已建成淮安三線船閘、江陰新夏港船閘等采用鋼板樁材料的船閘，積累了大量的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)[1]，安徽境內(nèi)在滁州天長也有成功采用鋼板樁方案的碼頭工程實(shí)例，均獲得了較好的效果，鋼板樁結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計(jì)及施工理論也較為成熟[2]。經(jīng)建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位和監(jiān)理單位討論，以及到省內(nèi)及江蘇地區(qū)進(jìn)行實(shí)地考察后，提出將上下游導(dǎo)航墻結(jié)構(gòu)由扶壁式擋墻方案替換為鋼板樁方案，也可以進(jìn)一步促進(jìn)新技術(shù)、新材料、新工藝在安徽省水運(yùn)工程領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.2 變更內(nèi)容

由于后方開挖空間有限，參考江蘇已實(shí)施的鋼板樁結(jié)構(gòu)應(yīng)用于永久性船閘工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，最終確定采用U 型鋼板樁加雙層土錨的結(jié)構(gòu)形式（見圖1）。

3 內(nèi)力計(jì)算

采用理正深基坑7.0 計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算包絡(luò)圖（見圖2）可知：在雙層土錨錨碇作用下，鋼板樁頂部位移、樁身彎矩和剪力均控制在較理想的范圍內(nèi)，滿足作為永久結(jié)構(gòu)使用的條件。

圖1 計(jì)算典型斷面

圖2 計(jì)算包絡(luò)圖

4 變更后導(dǎo)航墻方案

上游右岸導(dǎo)航墻長度120m，采用雙層土錨鋼板樁結(jié)構(gòu)；采用冷彎U 型鋼板樁，樁長18m，樁頂標(biāo)高33.2m，樁底標(biāo)高15.2m，鋼板樁后設(shè)導(dǎo)梁，導(dǎo)梁為36c-Q345 槽鋼。錨固采用雙層分散壓縮型土錨，錨點(diǎn)高程31.0m、27.5m，錨桿傾角15°，土錨水平間距2.6m，錨桿自由段長度分別為6m 和8m，錨固段長度分別為15m 和19.5m，錨孔直徑180mm，錨索分別為4 束和6 束直徑為12.7mm 的無黏結(jié)鋼絞線，注漿體采用水泥砂漿，二次高壓劈裂注漿。鋼板樁墻頂設(shè)混凝土帽梁，寬度為1.2m。

上游左岸導(dǎo)航墻長79.95m,采用雙層土錨鋼板樁結(jié)構(gòu)；采用冷彎U 型鋼板樁，樁長18m，樁頂標(biāo)高33.2m，樁底標(biāo)高15.2m，鋼板樁后設(shè)導(dǎo)梁，導(dǎo)梁為36c-Q345 槽鋼。錨固采用雙層分散壓縮型土錨，錨點(diǎn)高程31m、27.5m，錨桿傾角20°，土錨水平間距2.6m，錨桿自由段長度分別為6m 和8m，錨固段長度分別為15m 和19.5m，錨孔直徑180mm，錨索分別為4 束和6 束直徑為12.7mm 的無黏結(jié)鋼絞線，注漿體采用水泥砂漿，二次高壓劈裂注漿。鋼板樁墻頂設(shè)砼帽梁，寬度為1.2m。

下游右岸導(dǎo)航墻長度為100.1m，采用雙層土錨鋼板樁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由鋼板樁、導(dǎo)梁、土錨及混凝土帽梁組成。鋼板樁為U 型鋼板樁，樁長為19m；導(dǎo)梁為2 根25a 槽鋼組成的組合結(jié)構(gòu)；錨固采用雙層分散壓縮型土錨，錨點(diǎn)高程29.5m、26.0m，錨桿傾角15°，土錨水平間距2.6m，錨桿自由段長度分別為6m和8m，錨固段長度分別為9m 和16m，錨孔直徑180mm，錨索6 束12.7 無黏結(jié)鋼絞線，注漿體采用水泥砂漿，二次高壓劈裂注漿。鋼板樁墻頂設(shè)混凝土帽梁，寬度為1.2m。

下游左岸導(dǎo)航墻長度為87.1m，采用雙層土錨鋼板樁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由鋼板樁、導(dǎo)梁、土錨及混凝土帽梁組成。鋼板樁為U 型鋼板樁，樁長為19m；導(dǎo)梁為2 根25a 槽鋼組成的組合結(jié)構(gòu)；錨固采用雙層分散壓縮型土錨，錨點(diǎn)高程29.5m、26.0m，錨桿傾角15°，土錨水平間距2.6m，錨桿自由段長度分別為6m和8m，錨固段長度分別為9m 和16m，錨孔直徑180mm，錨索為6 束12.7mm 的無黏結(jié)鋼絞線，注漿體采用水泥砂漿，二次高壓劈裂注漿。鋼板樁墻頂設(shè)混凝土帽梁，寬度為1.2m。

5 變更效果

變更采用鋼板樁導(dǎo)航墻方案后，導(dǎo)航墻造價(jià)由2161.7 萬元變?yōu)?133.54 萬元,不但造價(jià)略有降低，而且解決了基坑開挖的難題、節(jié)約了施工工期，效益顯著。

6 結(jié)語

沙潁河航道汾泉河楊橋船閘擴(kuò)建工程已于2016 年12 月交工驗(yàn)收并運(yùn)營至今，通過接近3 年時(shí)間的現(xiàn)場觀測，導(dǎo)航墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，情況良好，取得了較好的設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐效果。通過該結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)踐證明：鋼板樁結(jié)構(gòu)不僅能作為一種臨時(shí)支護(hù)性結(jié)構(gòu)，在地質(zhì)條件和施工條件滿足的前提下，完全可以應(yīng)用于永久性船閘工程以及永久性港口工程中，尤其是在一些受施工條件局限難以大范圍基坑開挖、具有干地打樁施工條件的水運(yùn)工程中將大有可為。