鯉魚(yú)江防洪閘工程鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

黃秘昌

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 工程概況

鯉魚(yú)江防洪閘位于貴港市城區(qū)中部郁江左岸鯉魚(yú)江口處，設(shè)計(jì)過(guò)閘流量為3380 m3/s，屬大（2）型水閘，工程等別為Ⅱ等，工程的主要任務(wù)為阻擋郁江50年一遇洪水、排泄鯉魚(yú)江自身30年一遇洪水。水閘外江郁江50 年一遇洪水，設(shè)計(jì)防洪水位為48.13 m，100 年一遇校核防洪水位為48.13 m（因?yàn)樯嫌伟偕畮?kù)調(diào)節(jié)）；內(nèi)江鯉魚(yú)江設(shè)計(jì)排洪標(biāo)準(zhǔn)為30 年一遇，設(shè)計(jì)過(guò)閘流量為3380 m3/s，相應(yīng)閘上設(shè)計(jì)水位為42.38 m，閘下設(shè)計(jì)水位為41.67 m。防洪閘閘室共5 孔，每孔凈寬8 m，設(shè)8 m×12 m（寬×高）平板工作閘門(mén)。

防洪閘施工導(dǎo)流采用左、右岸分期導(dǎo)流方式，一期施工左岸2 孔水閘及接頭壩，二期施工右岸3孔水閘及接頭壩。一、二期施工導(dǎo)流縱向圍堰采用混凝土圍堰，上、下游圍堰采用土石圍堰，圍堰洪水標(biāo)準(zhǔn)采用枯水期5 年一遇?；炷量v向圍堰總長(zhǎng)163 m，堰頂高程36.5 m，最大高度為14 m。

混凝土縱向圍堰位于鯉魚(yú)江河床中部，采用鋼板樁圍堰施工，施工導(dǎo)流時(shí)段為11月至次年4月，鯉魚(yú)江口相應(yīng)最大流量271 m3/s，最高水位36.45 m[1]。

2 圍堰地形地質(zhì)條件

防洪閘處鯉魚(yú)江河床寬度約40 m，兩岸Ⅰ級(jí)階地臺(tái)面高程44～48 m，地勢(shì)較為平坦，岸坡自然坡度為18°～32°。鋼板樁圍堰堰基位置河床為新近淤積的Qal2淤泥或含砂淤泥，局部含礫石，結(jié)構(gòu)松散，形狀差，層厚不穩(wěn)定，一般1.5～3.5 m；下伏基巖為C1d 弱～微風(fēng)化中厚～厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r，巖石堅(jiān)硬，鋼板樁很難深入基巖。且淺表層基巖巖溶較發(fā)育，巖面起伏，透水性中等，淤泥等覆蓋層穩(wěn)定性極差，淺表層巖溶滲漏可能引起淤泥等覆蓋層產(chǎn)生滲透破壞，對(duì)圍堰穩(wěn)定不利。

3 鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼板樁圍堰采用U 型SKSP-IV 鋼板樁型式。鋼板樁臨時(shí)圍堰呈方形布置，寬度17.7 m，長(zhǎng)168 m，樁頂高程為37.3 m。板樁距縱向混凝土圍堰左、右側(cè)堰腳的最小距離分別為1.7、1.5 m；距上、下游端堰腳的最小距離分別為2、3 m。鋼板樁內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)采用鋼管對(duì)撐及角撐。鋼板樁自上而下沿35.00 m、32.50、30.00、27.50及25.25 m高程設(shè)5道圍囹，圍囹采用2 根H 型鋼HN350；每道圍囹結(jié)構(gòu)用Φ377×22 鋼管作水平對(duì)撐，每榀水平對(duì)撐鋼管的間距為4 m；鋼管的端部采用Φ203×14 鋼管作兩邊支撐以保證對(duì)撐的端部穩(wěn)定；鋼板樁平面折角處采用兩道鋼管角撐呈45°以加強(qiáng)局部結(jié)構(gòu)。

鋼板樁插入基巖面，底部高程為24～25 m，樁腳清除淤泥后采用1.0 m 厚C20（2）水下混凝土封底，封底寬度均為3 m，鋼板樁圍堰外側(cè)0.75 m 處設(shè)置帷幕灌漿防滲，帷幕灌漿孔距2 m，灌漿深度為6 m。

鋼板樁圍堰的材料特性見(jiàn)表1，鋼板樁圍堰平面示意圖見(jiàn)圖1，斷面圖見(jiàn)圖2。

表1 鋼板樁結(jié)構(gòu)材料特性表

圖1 鋼板樁圍堰平面示意圖

圖2 鋼板樁圍堰斷面圖

4 計(jì)算分析

鋼板樁結(jié)構(gòu)計(jì)算考慮按1 m 單寬長(zhǎng)度，鋼板樁在底部基巖處為豎向鏈桿連接，各層圍囹支撐處為鉸接。計(jì)算軟件采用理正結(jié)構(gòu)工具箱7.0PB3（鋼連續(xù)梁分析模塊）。

4.1 計(jì)算工況

按鋼板樁施工時(shí)內(nèi)支撐安裝次序的先后順序考慮以下3種計(jì)算工況：

工況1：35.0～30 m 高程三道圍囹施工完畢，開(kāi)挖至27 m。

工況2：35.0～27.5 m高程四道圍囹施工完畢，開(kāi)挖至25 m；25 m 以下鋼板樁鑲嵌在土里，按簡(jiǎn)支計(jì)算。

工況3：35.0～25.25 m 五道圍囹施工完畢，開(kāi)挖至24 m。

4.2 計(jì)算結(jié)果

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2 和圖3～圖8，各工況下鋼板樁的最大拉應(yīng)力均小于鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度，滿足規(guī)范要求。

表2 鋼板樁結(jié)構(gòu)計(jì)算成果表

圖3 工況1彎矩圖（kN·m）

圖4 工況1剪力圖（kN）

圖5 工況2彎矩圖（kN·m）

圖6 工況2剪力圖（kN）

圖7 工況3彎矩圖（kN·m）

圖8 工況3剪力圖（kN）

5 特點(diǎn)分析

（1）工程位于鯉魚(yú)江和郁江匯合口，受桂平航運(yùn)樞紐庫(kù)水位頂托，河床水位較深，且鋼板樁圍堰位于河床中部，需要搭建施工平臺(tái)。

（2）圍堰基礎(chǔ)基巖埋藏較淺，覆蓋土層厚度較薄，基巖巖石堅(jiān)硬，鋼板樁無(wú)法深入基巖，且淺表層基巖巖溶較發(fā)育，巖面起伏，因此需要采取水下封邊混凝土解決鋼板樁底部的踢腳、滲水等問(wèn)題。

（3）為保證水下封邊混凝土質(zhì)量，澆筑混凝土前把河床淤積層清除干凈。本工程位于庫(kù)區(qū)內(nèi)，庫(kù)水位較為平穩(wěn)，鯉魚(yú)江水流流速較低，有利于清淤和水下封邊混凝土施工。

（4）鋼板樁基巖巖溶較發(fā)育，透水性中等，通過(guò)設(shè)置帷幕灌漿進(jìn)行封閉，解決巖溶滲漏問(wèn)題。

（5）橫向水平支撐鋼管間距要滿足設(shè)備開(kāi)挖施工要求。縱向圍堰混凝土澆筑上升過(guò)程中，橫向支撐可以通過(guò)調(diào)整支撐點(diǎn)以保證鋼板樁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

（6）施工期對(duì)鋼板樁圍堰進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如出現(xiàn)變形、漏水等情況及時(shí)處理。

6 結(jié)語(yǔ)

鯉魚(yú)江防洪閘鋼板樁圍堰施工過(guò)程中，除了局部因有巖溶通道需要加密帷幕灌漿外，鋼板樁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和防滲效果都是比較好的，保證了混凝土縱向圍堰的順利實(shí)施，對(duì)主體工程施工導(dǎo)流發(fā)揮了重要作用。本工程的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)可以為其他河床窄、水位深、基巖埋藏淺的類似工程的施工導(dǎo)流方案提供參考。