南水北調(diào)楊官屯河閘工程的鋼板樁圍堰施工分析

侯寶民等

摘 要：文章對南水北調(diào)楊官屯河閘工程主要從鋼板樁圍堰設(shè)計、施工、加固、安全運(yùn)行以及效果分析等方面進(jìn)行了全面而詳細(xì)的闡述，以期為今后類似工程的施工提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼板樁圍堰；施工分析

中圖分類號：TV551.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）18-0155-02

1 工程簡介

楊官屯河閘位于楊官屯河口距湖西大堤約130 m，主要建筑物為1級建筑物，次要建筑物為3級建筑物，臨時建筑物為4級建筑物。楊官屯河為Ⅶ-（3）級航道。楊官屯河閘工程是南水北調(diào)東線一期南四湖水資源控制工程的重要組成部分。楊官屯河閘位于采煤和采砂塌陷區(qū)，地基承壓水頭高、水源豐富，工程地質(zhì)復(fù)雜。

2 鋼板樁圍堰設(shè)計

楊官屯河閘在一個非汛期完成所有主體工程施工，原設(shè)計在河道左側(cè)新建導(dǎo)流渠供通航，由于征地面積大，該方案不可行，現(xiàn)采取雙排鋼板樁圍堰和粘土均質(zhì)圍堰相結(jié)合的方式對基坑進(jìn)行圍護(hù)，利用鋼板樁圍堰橫斷面小的優(yōu)勢，一側(cè)進(jìn)行主體工程施工，另一側(cè)滿足導(dǎo)流通航功能，減少征地，大大節(jié)省了工期和投資。

其中粘土均質(zhì)圍堰位于湖內(nèi)側(cè)，離上閘首50.0 m左右，長90 m；鋼板樁圍堰由兩部分組成，即位于主河道中順?biāo)飨虻目v向鋼板樁圍堰與垂直水流方向的橫向鋼板樁圍堰，其中縱向鋼板樁圍堰全長313 m，圍堰寬6 m，鋼板樁長13.0 m；橫向圍堰全長83 m，圍堰寬6.5 m，鋼板樁長15.0 m。施工期間利用鋼板樁圍堰與楊官屯河左堤之間寬為13.0～26.0 m的河道進(jìn)行導(dǎo)流導(dǎo)航，其中左堤底角采用鋼板樁支護(hù)。

3 鋼板樁圍堰施工

楊官屯河閘工程鋼板樁圍堰于2010年8月3日開始施工，并于2010年10月26日施工完畢，歷時2個多月。

3.1 鋼板樁圍堰施工

鋼板樁圍堰施工前，用挖掘機(jī)平整左岸作業(yè)平臺，并進(jìn)行鋼板樁聯(lián)接試驗。聯(lián)樁試驗成功后，打樁機(jī)從左岸平臺進(jìn)入楊官河河道，到達(dá)河中心鋼板樁設(shè)計位置后開始施工，鋼板樁從右岸船運(yùn)到打樁機(jī)位置。

3.1.1 進(jìn) 場

施工準(zhǔn)備完成后，打樁機(jī)從左岸平臺將鋼板樁呈梅花形打入水中，鋼板樁露出水面部分高度需保持一致，隨后在鋼板樁上鋪設(shè)鋼板形成打樁機(jī)作業(yè)平臺。打樁機(jī)駛上作業(yè)平臺后，繼續(xù)向前打入鋼板樁，再鋪設(shè)鋼板，形成行走平臺。打樁機(jī)行走至新平臺后，拆除后方平臺上鋼板并拔出鋼板樁，再將拔除的鋼板樁轉(zhuǎn)移插入到打樁機(jī)行走方向前端，上面再鋪設(shè)鋼板，再形成新的行走平臺，不斷向鋼板樁設(shè)計位置行進(jìn)。

3.1.2 施 工

到達(dá)設(shè)計位置后，先連續(xù)打8 m長雙排鋼板樁，再在雙排鋼板樁中間打入若干鋼板樁，在3處鋼板樁上鋪鋼板形成寬8 m、長10 m的作業(yè)平臺，用來支撐打樁機(jī)作業(yè)。打樁機(jī)在作業(yè)平臺上，先進(jìn)行一側(cè)鋼板樁作業(yè)，再進(jìn)行另一側(cè)鋼板樁作業(yè)，每完成8 m鋼板樁圍堰作業(yè)任務(wù)后，通過利用打拔樁機(jī)將作業(yè)平臺往前方轉(zhuǎn)移，雙排鋼板樁圍堰每施工推進(jìn)3 m測量校正1次，確保在與設(shè)計位置相符，并校正至同一直線上。

3.2 鋼板樁的加固

隨著鋼板樁施工向前推進(jìn)，對已完成的鋼板樁采取了加固措施。加固措施主要為：在雙排鋼板樁外側(cè)高程34.62 m（水面高程為34.20 m）處，各固定一排30#U型槽鋼用作圍檁，以保證鋼板樁單側(cè)整體剛性；再在雙排鋼板樁之間用？準(zhǔn)30圓鋼對拉聯(lián)接，以保證雙排鋼板樁的相對穩(wěn)定。由于打樁過程中地質(zhì)條件較復(fù)雜，為了校正鋼板樁垂直度，每隔40根打入一根異形樁進(jìn)行鋼板樁垂直度校正。

3.3 防滲土工膜鋪設(shè)

鋼板樁之間僅靠齒口止水效果不理想；為了提高鋼板樁圍堰防滲要求，在靠施工基坑側(cè)鋼板樁內(nèi)表面加鋪一層防滲土工膜，土工膜搭接長度50 cm，土工膜底部平鋪1 m以上，土工膜頂部至高程35.62 m。土工膜頂部用鋼絲加固于鋼板樁上。土工膜下端采用磚石等物墜入河底。

3.4 樁間填土

鋼板樁間填筑粘土，填筑土方不得含有塊石雜物等，填土高度應(yīng)保持均勻上升，填筑采用挖掘機(jī)配合8 t自卸汽車運(yùn)輸進(jìn)行施工。填筑方法為分層填筑，水面以上分層碾壓。

4 鋼板樁圍堰安全防護(hù)

鋼板樁圍堰施工完成后，在鋼板樁圍堰臨水側(cè)設(shè)置浮筒、防撞護(hù)欄等安全防護(hù)設(shè)施，并在圍堰兩端（導(dǎo)流航道進(jìn)出口）設(shè)置通航標(biāo)志燈，在船只通航期間安排專人進(jìn)行值班巡查，保證船只通航過程中鋼板樁圍堰的安全運(yùn)行。鋼板樁圍堰間隔5 m對稱布置觀測點(diǎn)，共布置50組。觀測頻率為基坑排水過程中每天觀測2次，排水完成后，每間隔1 d觀測一次。圍堰封閉后取得初始觀測資料，通過對觀測資料的分析，及時了解雙排鋼板樁圍堰的變形及位移情況。

5 鋼板樁圍堰加固

2010年11月13日，開始基坑內(nèi)明水小流量抽排，11月20日，我方例行觀測發(fā)現(xiàn)鋼板樁圍堰22號-28號觀測點(diǎn)之間出現(xiàn)變形，并有繼續(xù)擴(kuò)張趨勢，隨后立即停止了明水抽排并進(jìn)行回灌。11月22日，參建各方在查勘了工程現(xiàn)場、查閱了工程資料后，召開了楊官屯河閘工程鋼板樁圍堰加固專題會議，會議要求立即查明鋼板樁變形原因，并采取可靠的加固措施，確保圍堰安全。根據(jù)向當(dāng)?shù)厝罕娺M(jìn)行調(diào)查，此處曾多次進(jìn)行采砂活動。初步分析是由于采砂等原因，引起地面局部塌陷，造成土質(zhì)松軟，承載力下降，引起鋼板樁圍堰變形。會議確定了如下處理方案：①在圍堰變形部位回填土上設(shè)鉆孔灌注樁，并在頂部設(shè)承臺及連系梁對臨水側(cè)鋼板樁進(jìn)行加固；②在鋼板樁圍堰變形部位內(nèi)側(cè)用鋼板樁圍成丁字壩，用以對背水側(cè)鋼板樁進(jìn)行加固；③在沿鋼板樁圍堰變形部位背水側(cè)間隔10 m增加一道？準(zhǔn)30 cm鋼管支撐，形成斜撐。

5.1 注樁加固

經(jīng)計算，在河底地面高程低于30 m和鋼板樁變形較大的地方增設(shè)灌注樁，灌注樁間距3 m，樁長30 m，共計15根，樁徑1.2 m。

①灌注樁頂部增設(shè)承臺，承臺尺寸為：1.5 m×1.5 m×1.2 m，承臺底高程為34.2 m；②鉆孔樁承臺之間設(shè)置0.8 m×0.8 m連系梁互相連接；③橫梁與灌注樁承臺之間用30 c槽鋼間距為1 m均勻與連系梁連接。

5.2 丁字壩加固

丁字壩共9個，施工機(jī)械采用EX450H震動打拔樁錘。鋼板樁丁字壩選用10 mWRU13-575拉森鋼板樁，丁字壩尺寸為2.5 m×2.5 m，并在丁字壩之間回填黃砂，丁字壩用30 c槽鋼圍檁。丁字壩施工完成后，在丁字壩與變形部位鋼板樁間回填黃砂。

5.3 加 固

在沿鋼板樁圍堰變形部位背水側(cè)間隔10 m增加一道？準(zhǔn)30 cm鋼管支撐，形成斜撐；鋼管頂部與鋼板樁圍堰的30號槽鋼圍檁焊接，鋼管底部與打入土中的鋼板樁焊接，并形成穩(wěn)固的整體。

6 鋼板樁圍堰安全運(yùn)行

2011年2月28日，基坑內(nèi)明水抽排完畢，船閘閘室及下閘首具備施工條件。此后，按照要求組織人員對鋼板樁圍堰的安全、運(yùn)行情況進(jìn)行定期監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明鋼板樁變形已處可控狀態(tài)。2011年6月1日，楊官屯河閘工程順利通過了水下工程階段驗收。

7 鋼板樁圍堰成果分析

①楊官屯河閘施工期間需采取不斷航施工，在河道堤防不能改變、開挖導(dǎo)流通航引河方案不可行的前提下，在狹小主河道中，充分利用鋼板樁圍堰橫斷面小的優(yōu)勢，一側(cè)進(jìn)行主體工程施工，另一側(cè)滿足導(dǎo)流通航功能；②當(dāng)河道有不能斷流斷航要求、在滿足河道導(dǎo)流通航條件下，水上作業(yè)，完成鋼板樁圍堰施打和撥除工作；③由于減少征地、節(jié)省了導(dǎo)流通航引河開挖和回填實施時間，大大節(jié)省了工期和投資；④鋼板樁圍堰多采用單壁封閉式，圍堰內(nèi)有縱橫向支撐，必要時加斜支撐成為一個圍籠，由于工程特點(diǎn)，本項目只能采取雙排懸臂式鋼板樁圍堰，解決了鋼板樁圍堰直接檔水且水頭較高（最高為7.6 m）穩(wěn)定、變形等難題；⑤施工期鋼板樁圍堰直接檔水且水頭較高，地基下有中砂層高承壓水情況下，解決了鋼板樁圍堰橫斷面小近距離條件下高水頭條件下側(cè)向防滲、鋼板樁間滲漏、高承壓水深基坑保護(hù)和降水問題，保證了施工安全；雙排鋼板樁圍堰在楊官屯河閘工程的成功運(yùn)用，為楊官屯河閘工程主體土建施工目標(biāo)的如期實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李家峰，李敏杰.對鋼板樁圍堰施工方法的探討[J].科技資訊，2006，（17）.