付 鵬，孫 羽，宋永軍

廣州江新聯(lián)圍擋潮閘鋼板樁圍堰施工技術(shù)分析

付 鵬1，孫 羽2，宋永軍2

（1.廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院，廣東 廣州 510000；2.華北水利水電大學(xué)水利學(xué)院，河南 鄭州 450011）

根據(jù)廣州江新聯(lián)圍大洞口水閘工程條件，探討了鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)、施工工藝流程，關(guān)鍵施工技術(shù)環(huán)節(jié)和拔樁技術(shù)，制訂了控制圍堰施工質(zhì)量的管理措施。

廣州；江新聯(lián)圍；擋潮閘；鋼板樁圍堰；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

1 工程概況

江新聯(lián)圍工程位于廣東省珠江三角洲西部江門市和新會市轄區(qū)內(nèi)，是將原來的天河、禮東、禮西、睦洲、梅大、龍泉、白舟、環(huán)城、三江、三聯(lián)圍、會城等11個中小型堤圍聯(lián)成的大聯(lián)圍。它是珠江三角洲五大重點堤圍之一，也是廣東省十大堤圍之一，其主要任務(wù)是防洪、防潮和治澇。按江新聯(lián)圍防洪、防潮總體布局要求，在聯(lián)圍下游新建龍泉、三江口、大洞口和會城河口4座擋潮閘。擋潮閘的建成，可以大大減輕江新聯(lián)圍防御臺風(fēng)暴潮的壓力，確保江新聯(lián)圍內(nèi)人民生命財產(chǎn)的安全［1］。

江新聯(lián)圍大洞口水閘的任務(wù)是以擋潮為主，兼顧排澇、泄洪、通航，它包括8孔常規(guī)水閘和2孔通航閘，常規(guī)水閘單孔凈寬為16m，通航閘單孔凈寬為55 m，通航孔級別為Ⅲ級，工程等級為大（二）型。該閘原設(shè)計施工導(dǎo)流為明渠導(dǎo)流，導(dǎo)流圍堰為土石圍堰。但是，工程查勘表明，該地區(qū)地質(zhì)條件差、淤泥層厚、承載力低、漲落潮頻繁且落差大。若采用土石圍堰，在圍堰土方填筑過程中，容易發(fā)生沉陷和滑移；在基坑施工過程中，存在很大安全隱患。同時，土石圍堰施工土方用量很大，大面積土方開挖對工程周邊生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。因此，很有必要對圍堰結(jié)構(gòu)形式、施工方法進行優(yōu)化［2］。優(yōu)化后，導(dǎo)流圍堰采用新型的鋼板樁+鋼管樁+局部堆填模袋沙的輕型圍堰。這樣的圍堰結(jié)構(gòu)形式可以比較好的解決地質(zhì)條件差、淤泥層厚、承載力低等問題［3］。筆者結(jié)合工程實踐，探討了鋼板樁圍堰的施工技術(shù)與質(zhì)量管理措施，以期為類似水利工程的施工設(shè)計提供參考。

2 擋潮閘鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計

大洞口水閘施工導(dǎo)流為明渠導(dǎo)流，導(dǎo)流圍堰為鋼板樁+鋼管樁+局部堆填模袋沙的輕型圍堰，實現(xiàn)沿河段橫向全斷面截流圍護。上、下游圍堰按照河床深度的不同，采用模袋沙堤、A型、B型3種支護形式，圍堰平面布置如圖1所示。

河床底高程高于-1m范圍內(nèi)，用模袋沙堤截流圍堰。河床底高程介于-2.5～-1.0m的范圍，用A型支護，具體采用FSPIII鋼板樁進行支護，樁長9m，樁頂高程為4.0m。為了提高鋼板樁墻的穩(wěn)定性，在鋼板樁兩側(cè)淤泥層上充填一定厚度的模袋沙。河床底低于-2.5m的區(qū)域，用B型支護，具體采用FSPIII鋼板樁進行支護，樁長為18m，樁頂高程為4.0m。為提高鋼板樁墻的穩(wěn)定性，將鋼板樁附近一定范圍內(nèi)的淤泥置換為沙，并在其上鋪設(shè)1～2m厚的模袋沙。B型支護的圍檁由2根I32a的工字鋼拼合而成，內(nèi)撐由2根I22a的工字鋼拼合而成，間距為4m。在坑內(nèi)，距離鋼板樁8m插打直徑600mm、壁厚10mm的鋼管樁，鋼管樁穿過淤泥層進入沙層不少于1m。將鋼板樁的內(nèi)支撐撐于鋼管樁-4.5m處，并在同一高程處沿圍堰方向布設(shè)一道40a的槽鋼，以增強鋼管樁的抗力。槽鋼長12m，接頭應(yīng)避開鋼管樁，設(shè)在兩根鋼管樁中間。同時，為提高A、B型支護的整體安全度和穩(wěn)定性，鋼板樁樁墻中每隔20m加設(shè)一根直徑600mm、壁厚10mm的鋼管樁，其與鋼板樁連成整體，且樁底穿過淤泥層進入沙層不少于1m。

3 擋潮閘鋼板樁圍堰施工技術(shù)

按照時間順序，大洞口水閘工程鋼板樁圍堰施工主要分為前期準(zhǔn)備，施工放線與鋼板樁施打3個部分［4］。

圖1 擋潮閘圍堰平面布置示意圖Fig.1 Floodgate cofferdam p lane layout

3.1 施工準(zhǔn)備工作

（1）對擬進入施工現(xiàn)場的施工作業(yè)船、機械設(shè)備、運輸車輛進行全面的檢查及保養(yǎng)，確保其能夠安全、正常運行。（2）對進場的鋼板樁進行驗收，剔除有鎖口變形、銹蝕嚴(yán)重的所謂拉森樁；若鋼板樁發(fā)生彎曲變形，用油壓千斤頂或火崐烘的方法進行矯正，達到要求后，方可使用。（3）為了有利于鋼結(jié)構(gòu)的施工，在施工區(qū)布置好工程材料的進退場及施工所需的臨時道路。（4）將施工用電駁接點布置到施工現(xiàn)場岸邊，配備足夠的電纜，并將其連接到施工作業(yè)船上，完善施工安全防護措施。

3.2 施工測量放線工作

按設(shè)計要求進行圍堰鋼板樁、鋼管樁等軸線測量放樣，做好定位標(biāo)記，并定時復(fù)核。經(jīng)檢查無誤后，方可進行下道程序施工。為保證鋼板樁的施工垂直度，在打樁過程中，必須用兩臺經(jīng)緯儀在兩個方向進行動態(tài)觀測。

3.3 鋼板樁施打

3.3.1 鋼板樁施工定位

（1）將施工區(qū)域控制點標(biāo)明，并校對無誤后，對控制點標(biāo)記進行有效保護。（2）開始打入鋼板樁時，采用測量儀器精準(zhǔn)定位。（3）為了起到樣板的作用，第一、二塊鋼板樁的打設(shè)位置和方向要確保精度。（4）每完成3m，測量校正1次，確保在同一直線上。3.3.2 鋼板樁打入施工

從上游圍堰中間開始打入第一片鋼板樁，然后逐步向兩邊插打。每根鋼板樁施打完畢后，即與前一根局部段焊接固定。具體施工工藝為：（1）作業(yè)船停在打樁點附近，先掛上振動錘，再升高，理順油管及電纜。（2）準(zhǔn)備完畢后，錘下降，打開液壓口，拉一根樁至打樁錘下，鎖口抹上潤滑油，起錘。（3）當(dāng)鋼板樁尖離開水面30 cm時，停止上升。錘下降，使樁至夾口中，開動液壓機，夾緊樁。上升錘與樁，至打樁地點。（4）對準(zhǔn)樁與定位樁的鎖口，錘下降，依靠錘與樁的自重壓樁至淤泥以下，直到不能下降為止。（5）試開打樁錘30 s左右，停止振動，利用錘慣性打樁至堅實土層。（6）開動振動錘打樁下降，控制打樁錘下降的速度，盡可能使樁保持豎直，以便鎖口能順利咬合，提高止水能力。（7）鋼板樁離設(shè)計高度40 cm時，停止振動。這時，振動錘會因慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動一定時間，使打樁至設(shè)計高度。（8）松開液壓夾口，錘上升，打下一根樁。

4 圍堰合攏技術(shù)

截流的關(guān)鍵是合攏，為保證龍口合攏順利，應(yīng)采用以下措施。

（1）加強水文觀測，掌握水道朝夕水位變化的基本規(guī)律，為龍口截流施工提供準(zhǔn)確可靠的水文數(shù)據(jù)。

（2）根據(jù)水位變化規(guī)律，龍口截流選擇在平潮期進行。施工時，必須保證足夠的材料供應(yīng)量及施工設(shè)備、施工人員的投入。為了加快施工進度及降低截流的難度，要保證足夠的截流施工強度，確保龍口合龍一次性完成。

（3）新建水閘基礎(chǔ)為淤泥地質(zhì)，隨著鋼板樁圍堰的進一步施工，河道過水?dāng)嗝嬗鷣碛?，水流愈來愈急，對河床沖刷也愈來愈嚴(yán)重。為了減小龍口段基底的沖刷，應(yīng)對龍口段預(yù)先鋪設(shè)模袋沙進行護底。護底厚度為0.5m，左右寬為30m，上下長為22m。

（4）圍堰截流施工前，須保證導(dǎo)流明渠及上下游引渠通暢無阻。

（5）做出應(yīng)急預(yù)案，必要時利用已施工完成的鋼板樁進行分流，即降低河床段部分已完成的鋼板樁樁頂高程，使其形成缺口，與導(dǎo)流明渠共同泄流。截流完成后，再提高鋼板樁的高程。

（6）預(yù)備2 000m3石粉，若平潮期末還未完全合龍，可以吹填石粉合龍，加快龍口施工進度，確保龍口一次性合龍成功。

5 鋼板樁施工質(zhì)量控制及保障措施

5.1 鋼板樁施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

（1）鋼板樁施打過程中，沉樁要連續(xù)，不允許出現(xiàn)不連鎖現(xiàn)象。樁頂達到設(shè)計高程時，樁底高程誤差控制在10 cm左右。樁的平面位移控制在15 cm以內(nèi)。

（2）鋼板軸線偏差控制±10 cm以內(nèi)，垂直度控制在2%以內(nèi)，偏斜度不宜超過2%。

5.2 鋼板樁施工質(zhì)量保障措施

（1）鋼板樁、槽鋼等材料送到現(xiàn)場后，應(yīng)及時檢查、分類、編號。

（2）施工過程中，嚴(yán)格控制鋼板樁打入深度，使其不小于設(shè)計要求。鋼板樁振動插打到小于設(shè)計標(biāo)高40 cm時，小心施工，防止超深發(fā)生。

（3）在施工過程中，按設(shè)計要求進行鋼板樁、鋼管樁等軸線測量放樣，做好標(biāo)記，并定時復(fù)核。經(jīng)檢查無誤后，方可進行下道程序施工。為了控制鋼板樁的軸線偏差，在2根定位鋼板樁上焊接工字鋼，以此作為牛腿。利用全站儀在牛腿上定出軸線位置，并在牛腿軸線點上焊接型鋼，進行施工導(dǎo)向控制。導(dǎo)向樁打好之后，用槽鋼焊接牢固，確保導(dǎo)向樁不晃動，從而提高打樁時的精確度。

（4）為保證鋼板樁的垂直度，利用全站儀進行測量定位，并及時施插φ600＠20000鋼管樁，使之與鋼板樁焊接牢固，以提高鋼板樁的剛度及穩(wěn)定性。

（5）鋼板樁打入之前，必須在鎖口內(nèi)涂抹黃油、鋸末等混合物。當(dāng)鎖口漏水時，用棉絮等在內(nèi)側(cè)嵌塞，外側(cè)包裹一層防水彩條布，起到防水和減小水壓力的雙重效果。抽水時，在外側(cè)漏縫處撒大量木屑或谷糠和爐渣的混合物，使其由水夾帶至漏水處自行堵塞。在樁腳漏水處，采用局部混凝土封底等措施。對于嚴(yán)重漏水，進行堵漏困難時，可以在鋼板樁外側(cè)補打木樁圍堰。木樁圍堰內(nèi)側(cè)鋪設(shè)彩條布，在彩條布與鋼板樁圍堰間填筑黏土，進行封堵。

（6）在施工過程中，當(dāng)鋼板樁由于兩端受力狀態(tài)不均勻而出現(xiàn)偏斜時，應(yīng)及時采用手動葫蘆牽拉校正，減小偏斜。當(dāng)偏斜過大時，必須拔起重打。

（7）在施工過程中，相鄰鋼板樁需焊接牢固，避免施插中的鋼板樁引起相鄰鋼板樁下沉。此外，還應(yīng)及時施插φ600＠20000鋼管樁，控制鋼板樁沉降。鋼管樁入沙層不少于1m。根據(jù)江新聯(lián)圍水閘工程地質(zhì)鉆探資料，鋼管樁底高程約為-29.2m，頂高程在圍檁底下約為0.8m，沉降鋼管樁長度30m。

（8）為防止鎖口中心線平面位移，在打樁進行方向的鋼板樁鎖口處設(shè)卡板，阻止板樁位移。

（9）在使用拼接接長的鋼板樁時，鋼板樁的拼接接頭不能在圍堰的同一斷面上，相鄰樁的接頭上下錯開至少2m。在組拼鋼板樁時，要預(yù)先配樁。在運輸、存放時，按插樁順序堆碼。插樁時，則按規(guī)定順序吊插［5］。

（10）每根鋼板樁施打完畢后，即與之前已打好的鋼板樁在接口處焊接。打完鋼板樁后，必須進行鋼板樁圍堰內(nèi)的止水處理。

6 結(jié)語

根據(jù)施工環(huán)境特點，江新聯(lián)圍大洞口水閘工程采用用新型的鋼板樁+鋼管樁+局部堆填模袋沙的輕型圍堰形式，形成的圍堰整體性好、防水性好、承載力強、施工環(huán)保，可有效保護土地資源，取得了良好的經(jīng)濟效益。

［1］張翠利，孫燕，孟憲剛.鋼板樁圍堰的設(shè)計與施工［J］.公路交通技術(shù)，2004：66-68.

［2］瞿洪海，張志剛.204國道泰東河大橋鋼板樁圍堰施工［J］.城市道橋與防洪，2009：107-110.

［3］李永軍.對鋼板樁圍堰施工方法的探討 ［J］.今日科苑，2008：142-142.

［4］李家峰，李敏杰.對鋼板樁圍堰施工方法的探討［J］.科技資訊，2006：65-65.

［5］段金輝.鋼板樁圍堰施工工藝及質(zhì)量控制［J］.山西建筑，2008：318-319.

[責(zé)任編輯 楊明慶]

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1008-486X（2015）03-0014-03

2015-01-18

河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點項目：基于三角翼的大擴散段水流調(diào)控機理與平順銜接方法（13A510702）。

付 鵬（1989-），男，河南開封人，助理工程師，主要從事水利工程施工及工程管理工作。