鋼板樁圍堰技術(shù)在水利工程施工中的應(yīng)用初探

李永遠(yuǎn) （安徽水利開發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233000）

0 前言

水利工程主要由圍堰組成，并且圍堰的水流速和流量都相對較大，因此為了能夠最大程度確保圍堰抗洪的穩(wěn)定性和抗沖擊性，應(yīng)用高水平修筑技術(shù)非常重要。應(yīng)用鋼板樁圍堰技術(shù)施工可確保圍堰防水性和封閉性，通過創(chuàng)設(shè)臨時(shí)封閉空間可為整體施工打造無水條件，且具有占地小、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，故當(dāng)下水利工程施工中廣泛使用鋼板樁圍堰技術(shù)。

1 工程概況

本工程在實(shí)際施工期間采取圍堰技術(shù)，技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)為在枯水期可以實(shí)現(xiàn)擋水作業(yè)，在汛期可以實(shí)現(xiàn)過流。2015年為第二個(gè)施工年，由于工程前期征遷及2014年汛期延長二期圍堰施工滯后等因素共同影響，目前施工進(jìn)度相對合同進(jìn)度計(jì)劃滯后較多，工期滯后嚴(yán)重，根據(jù)蕪湖市澛港閘（橋）工程節(jié)點(diǎn)工期目標(biāo)要求，計(jì)劃該大橋在2015年底進(jìn)行通車，為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的工程建設(shè)目標(biāo)和施工進(jìn)度，經(jīng)業(yè)主和施工、監(jiān)理等各個(gè)單位共同協(xié)商決定，根據(jù)已經(jīng)建立的泄水閘進(jìn)行導(dǎo)流作業(yè)，并且在此基礎(chǔ)上增加縱向的圍堰擋水施工設(shè)施，總體來講是設(shè)計(jì)第6/7聯(lián)泄水閘和船閘主體的工程建設(shè)方案，并且在此施工期間對已經(jīng)建設(shè)的泄水閘進(jìn)行流量計(jì)算和驗(yàn)算，使其滿足汛期的過流條件目標(biāo)。由于施工范圍狹小、不利于采用大范圍填筑土質(zhì)圍堰，故采用鋼板樁結(jié)合土質(zhì)圍堰施工，以達(dá)到汛期旱地施工條件。

本工程所采取的施工技術(shù)方案中，第5聯(lián)的泄水閘采取的是閘墩的方式，并且閘墩的上下游位置采用的土石圍堰擋水技術(shù)。在本次圍堰工程中其包含三個(gè)部分，分別為泄水閘的閘墩位置、上游和下游的土石圍堰部分以及二者所連接的部分，洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為10年一遇。

圖1 鋼板樁圍堰典型剖面圖

2 水利工程中鋼板樁圍堰技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

2.1 施工工藝

①鋼板樁采用專業(yè)施工班組施工，具體施工程序?yàn)椋洪l墩埋件與鋼板樁焊接及防滲處理→X=-50m～50m范圍內(nèi)填土至▽9.0m高程→鋼板樁施工→鋼板樁背水側(cè)石渣料回填→鋼板樁迎水側(cè)底部采用石塊護(hù)腳→鋼板樁內(nèi)部回填至設(shè)計(jì)頂高程。

②土石圍堰填筑按筑堤標(biāo)準(zhǔn)分層填筑至設(shè)計(jì)頂高程。

2.2 資源安排及保證

項(xiàng)目部將根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)度，及時(shí)組織安排班組進(jìn)場施工，閘墩上下游平行施工作業(yè)，確保按計(jì)劃完成圍堰施工。

2.3 圍堰土方填筑壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

本次圍堰填筑總量約2.7萬m，選取粉質(zhì)土壤作為粘性土的建筑材料，保障其回填的壓實(shí)度要在0.92以上，并且在鋼板內(nèi)部所使用的開挖材料回填壓實(shí)度要在0.90以上。

2.3.1 圍堰填筑

①清基

采用挖掘機(jī)將圍堰基礎(chǔ)部分草皮、雜物及臨時(shí)道路上石渣清理干凈至原狀土層，填筑前采用160推土機(jī)將表面壓實(shí)。

②填筑

a.閘底板頂面高程以下填筑

由于施工閘底板需要，閘室上下游部位均已開挖至▽-3.0m高程，采取人工填筑的方式，隨后進(jìn)行分層夯實(shí)，利用沖擊夯工具，所夯擊分層的厚度為20cm。填筑至底板頂高程▽-1.0m。

b.其他部位土方填筑

資源安排表

圖2 鋼板樁圍堰典型剖面圖

土料的運(yùn)輸采取10t的自卸汽車，隨后利用160推土機(jī)進(jìn)行碾壓和平土作業(yè)。利用開挖料作為填筑的涂料，并且嚴(yán)格結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分層填筑，厚度為30cm，并分層碾壓，保證圍堰填土密實(shí)度和防滲性。

c.背水坡石渣料填筑

圍堰土方填筑完成后，將坡面進(jìn)行修正，以此設(shè)計(jì)坡比為基準(zhǔn)進(jìn)行全面修整，然后鋪設(shè)一層土工布，規(guī)格為400g/m，利用開挖老路基石渣料填筑，填筑坡面防護(hù)，坡頂平臺高程為▽7.0m。

2.3.2 圍堰拆除

圍堰拆除計(jì)劃：2014年10月10日、2015年10月1日。先將鋼板樁進(jìn)行拆除，隨后利用挖掘機(jī)進(jìn)行開挖作業(yè)，規(guī)格為1.0m，將開挖料裝入10t自卸汽車運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)后，進(jìn)行平整堆放。

2.4 鋼板樁施工

2.4.1 鋼板樁打入

①施工準(zhǔn)備

本工程施工作業(yè)選取拉森樁，型號為SKAP-Ⅳ型，標(biāo)準(zhǔn)為日標(biāo)，本樁體寬40cm，重76.1kg/m，長度為12m的鋼板樁形式，其具體實(shí)施步驟如下所示。

a.首先需要檢查選取的鋼板樁，對其進(jìn)行分類和編號，選擇適合施工作業(yè)的樁體，對其進(jìn)行切割和焊接，最后滿足施工整體要求。在此期間每一片板樁都需要保證其兩側(cè)的鎖口保持平行。另外保障所需要的板樁其寬度符合標(biāo)準(zhǔn)。而對其寬度進(jìn)行檢查的方法：利用鋼尺進(jìn)行上、中、下三部分測量，保障每一部分的寬度都在一定的尺寸范圍內(nèi)，差度在1cm內(nèi)，而一些可以肉眼觀察到的變形問題需要進(jìn)行進(jìn)一步測量，如果發(fā)現(xiàn)寬度超出所規(guī)定的偏差則需要剔除，禁止進(jìn)入施工現(xiàn)場內(nèi)。

圖3 鋼板樁連接示意圖

b.如果發(fā)現(xiàn)板樁存在缺陷需要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保障其運(yùn)輸和堆放期間防止被碰撞，不發(fā)生變形等問題，尤其是鎖口位置。另外還需對鎖口進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)選擇同型號2m～3m長度的短樁，2到3個(gè)人能夠拉動(dòng)和通過即可。如果發(fā)現(xiàn)不能被拉通過或者本身樁體存在彎曲或者扭曲等問題，可以采取冷彎、焊補(bǔ)或者800℃～1000℃的熱敲等方法進(jìn)行修整。在此同時(shí)需要保障其斷面和接頭的強(qiáng)度要相等，隨后在進(jìn)行樁體的接長焊接期間，利用夾具保持其平整，避免發(fā)生變形的問題。

c.需要在一些所使用的新樁體或者接長的樁體端部設(shè)計(jì)吊樁孔。在樁體打入之前，需要封閉樁體尖部位置的凹槽口，防止打入期間泥土進(jìn)入到樁體內(nèi)部。利用黃油或者一些其他的油脂類涂抹鎖口位置，對于一些銹蝕嚴(yán)重的樁體，需要進(jìn)行整修。在轉(zhuǎn)角位置需要利用轉(zhuǎn)角樁作業(yè)，角度為90°。

d.在鋼板樁的打拔作業(yè)中，需要在插釘鋼板樁前檢查振動(dòng)錘的質(zhì)量和運(yùn)行狀態(tài)，避免發(fā)生施工故障。

②打入施工

a.施工流程

閘墩埋件與鋼板樁焊接及防滲處理→X=-50m～50m范圍內(nèi)填土至▽9.0m高程→鋼板樁施工→鋼板樁背水側(cè)石渣料回填→鋼板樁迎水側(cè)底部采用石塊護(hù)腳→鋼板樁內(nèi)部回填至設(shè)計(jì)頂高程。

b.施工工藝

將打樁機(jī)停止在打樁點(diǎn)4m左右的位置，側(cè)向施工，隨后掛上振動(dòng)錘上升，理順油管。理順完畢后下降振動(dòng)錘，開啟液壓口，在錘下拉出一根樁體，起錘前涂抹潤滑油。

等到鋼板的樁尖位置距離地面30cm后停止上升，將打樁錘下降，將樁體進(jìn)入到夾口內(nèi)，啟動(dòng)液壓機(jī)后將樁體夾緊，隨后將錘和樁體上升到打樁點(diǎn)，嘗試開啟30s左右的打樁錘，隨后停止，利用慣性將樁體打入到堅(jiān)實(shí)的土層。隨后開啟振動(dòng)錘打樁下降，控制速度，保持樁體豎直。

待到樁體上升到設(shè)計(jì)高度的40cm左右，將振動(dòng)停止，隨后利用振動(dòng)錘的慣性將樁體打到設(shè)計(jì)的高度。

隨后將液壓的夾口松開，進(jìn)行第二個(gè)樁體打樁施工，結(jié)合上述工序打樁所有樁體。在所有樁體打樁完畢后，開始進(jìn)行圍堰內(nèi)部的土方填筑和加固作業(yè)。

③鋼板樁拔除

a.施工要點(diǎn)

在鋼板樁拔除前，檢查每個(gè)板樁的打入狀態(tài)，作出明確判斷后,利用振動(dòng)錘進(jìn)行拔樁。在此期間需要注意，在拔樁拆除施工前，將其內(nèi)部的支撐全部去除，并且需要盡量將混凝土與板樁之間脫離。

隨后再實(shí)施拔樁施工。首先需要利用振動(dòng)錘擊各拔高1m～2m，隨后再將各個(gè)樁體進(jìn)行拔高，樁體松動(dòng)之后依次拔除，如果遇到樁體尖部鎖口的位置發(fā)生變形問題，則需要加強(qiáng)設(shè)備的拔樁能力，隨著其相鄰樁體一起拔除，在樁體拔除后及時(shí)清理和運(yùn)出場地。

b.拔樁注意事項(xiàng)

在拔樁期間為了避免同時(shí)拔除每個(gè)樁體鄰近的板樁，需要將加固所使用的槽鋼進(jìn)行隔斷處理。并且需要先將支撐鋼板樁的設(shè)施處理掉后,再進(jìn)行圍堰鋼板樁的拔除作業(yè)。

圖4 板樁施工圖

及時(shí)清理并將油脂涂抹到被拔除的鋼板樁上,一些發(fā)生較大變形問題的樁體需要進(jìn)行調(diào)直處理，板樁如果完整，在拔除后需要運(yùn)出場地，堆放在較為平整的區(qū)域。

為了克服土壤的粘附力，可以利用振動(dòng)錘將樁體再進(jìn)行依次打樁。其順序要與打樁順序相反。

3 結(jié)論

鋼板樁圍堰其特點(diǎn)在于施工成本較低，施工便捷和靈活，并且在整個(gè)施工中占地面積相對較小；澛港閘（橋）工程通過鋼板樁圍堰為整個(gè)工程工期提前4個(gè)月，保證澛港大橋按時(shí)順利通車。隨著當(dāng)下我國科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，促使該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水利工程施工建設(shè)中。由于水利工程在國民生活和生產(chǎn)中占據(jù)著重要位置，但是由于水利工程施工難度大和周期長，同時(shí)還受到地質(zhì)條件等多個(gè)因素的影響。因此在水利工程施工中，相關(guān)工作人員需要強(qiáng)化對技術(shù)的學(xué)習(xí)，有效利用圍堰技術(shù),以此提高水利工程圍堰工程整體水平。