雙重復(fù)合型鋼圍堰在某船閘樞紐工程中的應(yīng)用

施海波

摘 要：某復(fù)線船閘工程項目是綜合性的跨流域調(diào)水工程項目的重要組成部分，復(fù)線船閘距離一線船閘僅55.36m，無放坡開挖空間，若采用外圍堆土填圍堰又占用一線船閘航道從而影響船只通行，加上水文地址條件復(fù)雜，為達(dá)到良好的支護(hù)截滲效果，故上下游臨水圍堰采用鋼板樁與鋼管樁雙重結(jié)合支護(hù)截滲模式，外層鋼板樁起截滲擋水作用，內(nèi)層鋼管樁主要是抗土壓力剪切作用，實際應(yīng)用效果較好，施工簡便，節(jié)約投資，降低了工程基坑開挖安全風(fēng)險。

關(guān)鍵詞：船閘工程；雙層復(fù)合型鋼圍堰；截滲；支護(hù)

中圖分類號：TV553 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 工程概況

某復(fù)線船閘按Ⅳ級標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計船型為500t級兼顧1000t級船舶，船閘閘室尺寸為：240m×23m×4.0m（長×寬×門檻水深）。工程包括閘首、閘室、引航道、導(dǎo)航及靠船建筑物、跨閘公路橋、閘閥門及啟閉機(jī)、電氣設(shè)備及控制系統(tǒng)、運(yùn)行管理等生產(chǎn)、生活輔助建筑等建設(shè)。

本船閘工程基坑范圍內(nèi)（高程▽3.0m-▽35.0m）以粉質(zhì)壤土夾砂壤土或粉質(zhì)黏土為主，土質(zhì)較差，透水性較強(qiáng)?；娱_挖前，上下閘首上下游側(cè)布置鋼圍堰與土圍堰相結(jié)合的擋水圍堰支護(hù)，其他局部區(qū)域采用雙排鋼筋砼灌注樁、高壓擺噴截滲墻，從而連接成封閉的支護(hù)截滲墻。

2 工程設(shè)計

本工程上下游鋼圍堰按10年一遇的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，以上游雙排鋼圍堰為例，縱向圍堰采用雙排樁結(jié)構(gòu)，內(nèi)部填土，內(nèi)外排拒12m；內(nèi)側(cè)為鋼管樁，樁頂高程36.86m，樁底高程9.5m，入土深度22.5m，順河流方向長度60m；外側(cè)為鋼板樁，樁頂高程36.86m，樁底高程11.86m，入土深度16.14m，順河流方向長度67m。橫向圍堰采用雙排樁接均質(zhì)土圍堰結(jié)構(gòu)；橫向雙排樁與縱向雙排樁相接并呈90°交角，內(nèi)外排距8m，內(nèi)側(cè)鋼管樁布設(shè)長度14m，外側(cè)鋼板樁布設(shè)長度26m，其他規(guī)格尺寸與縱向相同；均質(zhì)土圍堰與上游左岸導(dǎo)航墻相接，堰頂高程為36.86m，寬6m，兩側(cè)邊坡坡比均為1∶3，填土高度約2.4m。

3 施工工藝

3.1 準(zhǔn)備工作

（1） 鋼板（管）樁的檢驗

鋼板樁運(yùn)到工地后，需進(jìn)行整理，清除鎖口內(nèi)雜物（如電焊瘤渣，廢物填充），對缺陷部位加以整修，做好鎖口潤滑及防滲措施，每片鋼板樁鎖口都須均勻涂以混合油，其體積配合比為黃油：干膨潤土：干鋸沫=5：5：1。

（2）鋼板（管）樁的連接

鋼結(jié)構(gòu)加工平臺施工。在施工附件整平一處寬10m，長35m的鋼結(jié)構(gòu)連接平臺，在平臺上拼接拉森鋼板樁，然后施焊，在拼接和施焊前，要做胎具限制拉森鋼板樁的變形和彎曲，保證軸線在一水平線上。拉森鋼板樁接頭焊妥后，在拉森鋼板樁底板接頭內(nèi)側(cè)綁焊1塊16mm×200mm×400mm的鋼板作為加強(qiáng)板，以提高接頭處強(qiáng)度，防止施工時接頭處斷裂。鋼板樁（管）之間連接方式如圖1所示。

3.2 鋼圍堰施工

（1）整體施工工藝

①插打鋼管樁及鋼板樁示意如圖2所示。

②安裝圍檁、鋼拉桿示意圖如圖3所示，鋼拉桿間距按2.4m布置。

③回填不透水性土，并不斷觀測鋼板（管）樁的位移變化，同時加固拉桿，使得鋼板（管）樁位移變化在允許范圍內(nèi)，施工直至完成。

（2）導(dǎo)向架安裝

為施工時確保第一根鋼板樁的位置、垂直度滿足要求根據(jù)設(shè)計圖紙，在施工平臺上放出鋼板樁中心線的平行線，在軸向外側(cè)1.5m處打設(shè)鋼管樁，并安裝型鋼圍檁做導(dǎo)向框。為保證沉樁軸線位置的正確和樁的豎直，控制樁的打入精度，防止板樁的屈曲變形和提高樁的貫入能力，需要設(shè)置堅固的導(dǎo)架。隨后沿著導(dǎo)向框一次逐根打設(shè)鋼板樁。導(dǎo)架可與第一層圍檁配合使用，以提高打入的精度，其內(nèi)空尺寸依所打入的板樁型號而定，導(dǎo)架做法詳圖如圖4、圖5所示。

安裝導(dǎo)架時應(yīng)注意以下幾點：

①采用全站儀和水平儀控制和調(diào)整其位置。

②通過測量組抄平定出導(dǎo)架中心線，再將導(dǎo)架安裝于三角托架上，三角托架采用槽鋼20#焊接而成，與導(dǎo)架配套使用。

③導(dǎo)架的高度要適宜，要有利于控制鋼板樁的施工高度和提高施工工效。

④導(dǎo)架不能隨著鋼板樁的打設(shè)而產(chǎn)生下沉和變形。

⑤導(dǎo)架的位置應(yīng)盡量垂直，并不能與鋼板樁碰撞、擠壓。

⑥導(dǎo)架安裝后，背面與樁面之間的空隙焊接連接，確保鋼導(dǎo)架與各樁面密貼。

（3）鋼板（管）樁施工

①根據(jù)現(xiàn)場施工條件，可采用單獨打入法，其施工程序如下：

（a）先由測量人員定出鋼板樁圍堰的軸線，可每隔一定距離設(shè)置導(dǎo)向樁，導(dǎo)向樁直接使用鋼板樁，然后掛繩線作為導(dǎo)線，打樁時利用導(dǎo)線控制鋼板樁的軸線，采用導(dǎo)向架。

（b）準(zhǔn)備樁帽及送樁：打樁機(jī)吊起鋼板樁，人工扶正就位。

（c）單樁逐根連續(xù)施打，注意樁頂高程不宜相差太大。

（d）在插打過程中隨時測量監(jiān)控每塊樁的斜度不超過2%。

②鋼板樁防滲漏措施

鋼板樁主要依靠鎖口自身密實性進(jìn)行防漏，但是如果鎖口不密、外側(cè)水壓力過大，鋼板樁圍堰會出現(xiàn)滲漏。根據(jù)施工經(jīng)驗，可采取如下措施進(jìn)行預(yù)防和處理。

（a）施工時的預(yù)防滲漏措施。鋼板樁滲漏一般出現(xiàn)在鎖口位置，因此施工過程中重點加強(qiáng)對鎖口的檢查。施工前用同型號的短鋼板樁做鎖口滲漏試驗，檢查鋼板樁鎖口松緊程度，；施打前在鋼板樁鎖口內(nèi)抹黃油；施打時控制好垂直度。

（b）入土部分鋼板樁在開挖時發(fā)生滲漏現(xiàn)象時，鋼板樁內(nèi)側(cè)鎖扣處用棉絮、麻絨等在板內(nèi)側(cè)嵌塞。

（c）鋼板樁支護(hù)轉(zhuǎn)角處采用角樁，如連接不夠緊密，宜發(fā)生流砂現(xiàn)象。

（4）圍檁、支撐制作、安裝

鋼板（管）樁打樁結(jié)束，將圍堰內(nèi)凈尺寸測量出來。按實際尺寸在陸上將單根圍檁工字鋼拼接成形，將斜撐型鋼制作成形。在鋼板樁上測量標(biāo)出圍檁底標(biāo)高尺寸，焊上牛腿。將圍檁吊放至牛腿上，成形焊妥。加裝支撐，焊妥?；油练介_挖過程中還須進(jìn)行內(nèi)支撐的安裝，以防土壓力、水壓力過大影響基坑內(nèi)的施工安全。

內(nèi)支撐的設(shè)置除了考慮受力外，還應(yīng)考慮盡量不妨礙坑內(nèi)施工。內(nèi)支撐自上而下的設(shè)置，一邊抽水、挖土、一邊安裝。安裝必須非常及時到位，隨挖隨撐。安裝時確保無縫鋼管對撐與工字鋼圍檁相交節(jié)點強(qiáng)度足夠。在支撐與鋼圍檁相交處設(shè)有20mm厚鋼墊板，鋼板樁與圍檁空隙用木楔頂緊圍檁，并可起調(diào)節(jié)受力作用。

（5）圍堰內(nèi)土方回填及鋼拉桿安裝

鋼管樁及鋼板樁施工完成后，圍堰內(nèi)土方回填與拉桿加固同步進(jìn)行，并不斷監(jiān)測，保證鋼板樁與鋼管樁的位移變化在允許范圍內(nèi)。圍堰內(nèi)土方回填從上下閘首處開始填筑逐漸向上下游方向推擠，填筑用料為黏土，用挖掘機(jī)配合汽車運(yùn)土車轉(zhuǎn)運(yùn)。首先填筑應(yīng)比河面高出50cm，首層填筑完成后用夯實機(jī)打?qū)?，打?qū)嵦幚頃r應(yīng)注意觀察頂面距河面的高度不得低于河面。二次填筑高度每層不超過50cm，分層壓實，直至設(shè)計高程。

（6）鋼板樁（管）的拆除

圍堰支撐的拆除按照從下往上的順序逐層拆除。拆除過程中首先拆除桿件，圍檀桿件最后拆除。

①鋼板樁拔樁前，先將圍堰的支撐從下到上陸續(xù)拆除，并陸續(xù)灌水至圍堰外水位，使內(nèi)外水壓平衡。

②按與打樁順序相反的次序拔樁。

③遇到拔不動的鋼板樁，應(yīng)立即停拔檢查，采取射水、振動等松動措施，嚴(yán)禁硬拔。

④拔出的鋼板樁應(yīng)及時清除土砂，涂以油脂。

⑤鋼板樁應(yīng)分層堆放。

結(jié)語

目前，某復(fù)線船閘雙重復(fù)合型鋼圍堰已全部施工結(jié)束，從現(xiàn)場實際觀測效果來看，起到了很好的截滲與抗剪支護(hù)雙重效果。此工法合理地將鋼板樁與鋼管樁鋼圍堰的獨到之處進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，同時此工法施工工藝較為簡單，投資成本較低，起到了降低成本、縮短工期的作用，并有效地確保了船閘深基坑開挖安全，可在類似項目中推廣運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

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