強(qiáng)涌潮地區(qū)新型樁式丁壩施工工法的探討

何國瑋

(浙江省第一水電建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310052)

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強(qiáng)涌潮地區(qū)新型樁式丁壩施工工法的探討

何國瑋

(浙江省第一水電建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310052)

強(qiáng)涌潮地區(qū)由于強(qiáng)大的潮汐能而使水下施工與一般江河相比，無論在工藝的選擇上還是質(zhì)量控制和安全保障上，都具有其特殊性。由于國內(nèi)并無可參考的成熟方案，需要邊試驗(yàn)邊完善，繼而在不斷完善中形成了國家級(jí)工法——強(qiáng)涌潮地區(qū)新型樁式丁壩施工工法。結(jié)合該工法，對(duì)新型樁式丁壩的施工工藝進(jìn)行了深入探討和總結(jié)，以期為類似施工環(huán)境的水利、航道工程提供借鑒。圖2幅。

強(qiáng)涌潮；丁壩；板樁；施工工法

1 概 述

錢塘江、亞馬孫河、恒河并稱為世界三大強(qiáng)涌潮河流。作為強(qiáng)涌潮河流在中國的代表，錢塘江的水文特點(diǎn)為：河口受自東海經(jīng)杭州灣傳入的潮波影響，每日兩次漲落，屬非正規(guī)半日潮性質(zhì)。河口段潮位、潮差由于受徑流豐枯、河道地形、氣象等因素影響，年內(nèi)和年際變化均較大。每年7～10月臺(tái)風(fēng)期，常受臺(tái)風(fēng)暴潮影響，如與天文大潮相遇，將形成異常高潮。

錢塘江灘地以拋石、淤泥、粉質(zhì)粘土夾粉土、淤泥質(zhì)粘土、粉砂等為主，板樁施工點(diǎn)應(yīng)盡可能避開拋石區(qū)，并挖除塊石。

2 樁式丁壩的發(fā)展及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

為削減涌潮對(duì)錢塘江兩岸海塘的影響，實(shí)現(xiàn)保塘固堤的目標(biāo)，多年來，政府部門一直在組織實(shí)施丁壩工程。由于傳統(tǒng)的斜坡式堆石丁壩易于損毀，且潮位一直居高不下，施工條件不具備，工程宕延多年。因此，2002年開始試驗(yàn)樁式丁壩，采用“短丁壩窄間距”的方案，將壩長與壩距的比值調(diào)整為1∶3左右。經(jīng)過幾年的試驗(yàn)和總結(jié)，解決了丁壩護(hù)岸的難題，至2009年基本完成各座丁壩。

錢塘江樁式丁壩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：丁壩壩長50 m或70 m，由壩身、壩根、壩頭組成。壩根上、下游沿條石塘坦水外口打鋼筋混凝土板樁護(hù)腳，并用帽梁連接。壩身下游側(cè)為密排板樁(長11 m)，壩頭板樁(長18 m)間隔布置，壩身、壩根與壩頭的板樁均用帽梁連成整體(見圖1)。

3 丁壩施工的特點(diǎn)、難點(diǎn)及解決方案

3.1 施工的特點(diǎn)

搶潮作業(yè)。施工期須避開高潮位，選擇枯水期的低潮位施工，以降低施工難度、延長作業(yè)時(shí)間，減少潮水對(duì)建筑物的破壞。

3.2 施工的難點(diǎn)

(1)涌潮巨大的沖擊力和毀壞性，使得在江中作業(yè)險(xiǎn)象環(huán)生。

(2)涌潮巨大的破壞性，使得已建和在建工程的保護(hù)也成為一個(gè)難題。

(3)在江中作業(yè)的時(shí)間安排也尤為關(guān)鍵。

(4)如何在保護(hù)明清魚鱗石塘的前提下，機(jī)械設(shè)備安全、順利下江，如何開展作業(yè)也是關(guān)鍵。

(5)河灘上塊石散布，特別是在一些已毀丁壩附近，拋石分布雜亂無章，給樁式丁壩的施工帶來額外的挑戰(zhàn)。

圖1 樁式丁壩平面布置

(6)粉砂土摩擦力較大，在打樁至地基深處時(shí)常常會(huì)遇到較大的阻力，采用常規(guī)施工工藝往往難以為繼。

3.3 解決方案

(1)避潮作業(yè)，趕潮施工，在潮起潮落的間隙，加快施工進(jìn)度，形成潮起人機(jī)退、潮落人機(jī)進(jìn)的作業(yè)模式。

(2)選擇枯水期的秋冬季節(jié)，利用低潮位的時(shí)間段，延長作業(yè)時(shí)間、減少安全風(fēng)險(xiǎn)、降低作業(yè)難度。

(3)做好已完工程的保護(hù)和加固工作，提高新建筑的抗沖擊能力，如加強(qiáng)模板的支撐，在新澆筑的混凝土表面摻加速凝劑。

(4)沿魚鱗石塘從上游往下游堆填下江道路，表層采用混凝土砌塊石、混凝土護(hù)面等保護(hù)，防止道路被沖毀；施工便道與板樁作業(yè)循環(huán)作業(yè)，層層推進(jìn)，道路作為板樁的作業(yè)平臺(tái)，板樁為道路提供掩護(hù)。在工程完工后，下江道路和施工便道予以拆除，恢復(fù)江河原貌。

(5)板樁作業(yè)區(qū)盡量避開老丁壩，在沉樁前盡可能地挖除塊石，在遇到孤石時(shí)可采用沖抓鉆進(jìn)行清基。

(6)為了減少樁身與土體的摩擦力，在下部密實(shí)粉砂土層，先在樁位附近50 cm左右用打樁機(jī)打拔φ219無縫管，在管內(nèi)配2支高壓水槍伸入至下部粉砂層面進(jìn)行水沖，使下部粉砂層擴(kuò)散液化后通過管道向上溢出。

4 丁壩板樁的施工工藝

4.1 施工工藝原理

江河上的丁壩板樁施工一般有打樁船打樁法和排架打樁法，由于強(qiáng)涌潮河口打樁船作業(yè)時(shí)間短、費(fèi)用高并且由于船身晃動(dòng)的緣故，樁的質(zhì)量難以控制；而排架法由于事先打設(shè)的排架樁與預(yù)制板樁的部分位置重合，因此兩種方案都不能滿足施工要求。

本工法采用搶潮作業(yè)，在退潮時(shí)間段內(nèi)作業(yè)，漲潮前做好已完工程的保護(hù)。施工時(shí)利用下江道路下江作業(yè)，板樁施打與道路修筑循環(huán)漸進(jìn)，即填筑一段道路向前打一段板樁，道路作為板樁運(yùn)輸通道與板樁施工機(jī)械作業(yè)的平臺(tái)，而板樁又作為道路的保護(hù)屏障。板樁施打采用振動(dòng)沉樁法，以適宜當(dāng)?shù)胤凵巴翞┑氐牡刭|(zhì)條件。

4.2 施工工藝流程

施工工藝流程如下所示(見圖2)。

圖2 施工工藝流程

4.3 操作要點(diǎn)

(1)下江道路及施工便道施工

由于強(qiáng)涌潮河口潮水巨大的沖擊力，而錢塘江岸為明清魚鱗石塘文物，因此下江道路及丁壩施工便道的修筑就顯得尤為關(guān)鍵；不僅要做到防潮裹挾，而且還不能破壞魚鱗石塘，為此下江道路采用如下方案：沿石塘邊線從上游往下游拋填塊石，形成下江坡道，坡道與灘涂形成迎潮夾角，以減少涌潮的沖擊力，夾角的大小以滿足機(jī)械下江為前提，角度盡可能大。為防止下江道路被潮水沖毀，填筑石料的塊徑盡可能大，迎潮面需采用漿砌或混凝土砌塊石護(hù)面，臨江側(cè)用2m2以上的裝石鋼筋籠理拋，路面用C15混凝土砌塊石護(hù)面。江中作業(yè)便道采用石碴填筑，鋪筑在丁壩范圍內(nèi)，路面與板樁同時(shí)施工，循環(huán)漸進(jìn)，交替前行。施工結(jié)束后，整個(gè)道路系統(tǒng)予以拆除。

(2)板樁就位

板樁由平板車從預(yù)制場運(yùn)至塘頂，由20 t汽車吊在塘頂把板樁吊至塘下平臺(tái)，再用20 t以上履帶吊轉(zhuǎn)駁、運(yùn)輸板樁至作業(yè)點(diǎn)。平放的板樁末段處位置放枕木，以提高板樁放置的穩(wěn)定和端正，有利于下一步機(jī)械夾樁工作。

(3)吊運(yùn)喂樁

在板樁吊至下平臺(tái)后，首先利用油壓振動(dòng)機(jī)的液壓鉗夾住板樁，然后用人工套好保險(xiǎn)繩(φ17鋼絲繩)，液壓鉗鉗牢板樁后將板樁提起，行進(jìn)至施工位置，人工扶樁就位。

(4)板樁定位

板樁定位采用油壓振動(dòng)機(jī)與人工扶樁相結(jié)合的措施，軸線控制由測量人員通過布置于塘頂?shù)慕?jīng)緯儀進(jìn)行指揮，控制好間距及垂直度后進(jìn)行沉樁。

(5)板樁施打

板樁定位完成后，即開動(dòng)油壓振動(dòng)機(jī)振動(dòng)開關(guān)，從低檔到高檔逐步加強(qiáng)振動(dòng)頻率，根據(jù)不同的地質(zhì)情況，控制板樁施打的下沉速度。施工時(shí)需加強(qiáng)觀測板樁的垂直度及偏移，及時(shí)糾偏。板樁施打時(shí)按先下游再上游的施工順序，以保護(hù)施工道路。

(6)板樁連系梁混凝土施工

板樁沉放完后將樁頂?shù)幕炷帘砻骅徝幚?，而后按立模、鋼筋制安、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)的工藝流程作業(yè)。為了作業(yè)安全及延長作業(yè)時(shí)間，丁壩的施工季節(jié)選擇在10月中下旬至次年4月中上旬的枯水期，連系梁作業(yè)時(shí)避開月初與月中的大潮汛，施工前做好充足的準(zhǔn)備，在潮水退去后立即進(jìn)行搶潮作業(yè)，確保作業(yè)安全。新澆筑的混凝土表面要摻加適量的速凝劑，促使表面混凝土盡早凝結(jié)，以提高混凝土的抗沖刷能力。

(7)下江道路及施工便道施工拆除

拆除采用1 m3反鏟挖掘機(jī)裝5 t自卸汽車運(yùn)至棄碴場。

5 丁壩板樁沉樁的幾個(gè)注意點(diǎn)

(1)丁壩板樁沉樁施工整體采用進(jìn)占法，從壩根向壩頭進(jìn)占，按先下游后上游的作業(yè)順序。

(2)在地基較為軟弱的河灘，板樁定位結(jié)束后，油壓振動(dòng)機(jī)用低檔進(jìn)行振沉；在施打過程中，嚴(yán)格控制板樁的下沉速度，均勻下沉。

(3)在遇到地基較為復(fù)雜或土基較為密實(shí)時(shí)，用低檔進(jìn)行振沉，減慢施打速度，等板樁沉入灘涂1.5 m以上后，逐步增強(qiáng)振動(dòng)頻率，直到板樁施打到位。

(4)當(dāng)板樁沉入地下僅余1.5 m在地上時(shí)，取下板樁保險(xiǎn)繩；施打至設(shè)計(jì)高程以上50 cm左右時(shí)停止振動(dòng)；在壩身、壩頭板樁全部施工打完成后，進(jìn)行第二次沉樁，逐一把板樁施打到位。

(5)對(duì)密實(shí)粉砂土層采用水力輔沖法。具體為：先在樁位附近50 cm左右用打樁機(jī)打拔φ219無縫管，穿透塊石層和粉質(zhì)粘土層，再用2支高壓水槍通過φ219無縫管伸至樁底粉砂層面進(jìn)行水力沖沉，使下部粉砂層擴(kuò)散液化后通過管道溢出；同時(shí)振沉板樁，擠占底部空隙，最終施打到位。

6 應(yīng)用說明

本工法是在鋼筋混凝土預(yù)制板樁外購的前提下，只針對(duì)板樁插打及鋼筋混凝土聯(lián)系梁現(xiàn)澆進(jìn)行的總結(jié)，不涉及鋼筋混凝土預(yù)制板樁澆筑的施工內(nèi)容。本工法基于國家級(jí)工法的闡述，但也進(jìn)行了更加深入的總結(jié)與探究。

7 結(jié) 語

該工法解決了強(qiáng)涌潮地區(qū)樁式丁壩施工的眾多難題，適應(yīng)當(dāng)?shù)厮暮偷刭|(zhì)條件，具有投入成本低，操作簡便；能適應(yīng)強(qiáng)涌潮作業(yè)，保證工程的安全實(shí)施；能有效保護(hù)明清魚鱗石塘文物；能在強(qiáng)潮涌中保證工程質(zhì)量等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，具有較大的推廣價(jià)值。

責(zé)任編輯 吳 昊

2016-10-12

何國瑋(1978-)，男，高級(jí)工程師,主要從事水利工程技術(shù)管理工作。 E_mail：495019649@qq.com