金孝權(quán)　張心衡　金友波

（1.連云港市金河水利工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，江蘇連云港　222006；2.灌南縣水利局，江蘇灌南　223500）

淺談鋼管樁夾板圍堰在小潮河閘拆建工程中的應(yīng)用

金孝權(quán)1張心衡2金友波1

（1.連云港市金河水利工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，江蘇連云港222006；2.灌南縣水利局，江蘇灌南223500）

本文以小潮河閘拆建工程為例，闡述在淤泥等深厚軟基上建造鋼管樁夾板圍堰的設(shè)計、施工、維護及拆除等。

小潮河閘拆建工程；深厚軟基；鋼管樁夾板圍堰；應(yīng)用

1　工程概況

小潮河閘位于灌南縣新沂河南堤110K小潮河入灌河處，溝通新沂河南偏泓與灌河。該閘建于1965年，設(shè)計流量300m3/s，主要排泄沭陽以上新沂河桃汛，保證新沂河灘地30萬畝麥?zhǔn)眨雌趽鹾?、汛后為灘地三麥退水降漬，干旱時納灌河水抗旱，是一座多功能使用頻繁的水工建筑物。經(jīng)近50年的使用，雖經(jīng)多次維修加固，但都未能從根本上解決問題，特別是近年來，多處出現(xiàn)險情。

經(jīng)安全鑒定并報水利部大壩安全管理中心核查，認(rèn)定小潮河閘為四類閘，同意對其進行拆除重建。

新建小潮河閘共3孔，每孔凈寬10m，設(shè)計流量300m3/s，屬中型水閘，工程等別為I等，主要建筑物為1級，次要建筑物為3級，臨時性建筑物為4級。

2　下游圍堰的設(shè)計

《水閘施工規(guī)范》（SL 27—91）條文說明3.0.6條:“在江蘇省導(dǎo)沂工程中的小潮河堵壩是建國后在潮水河中首次用埽工技術(shù)堵壩的，經(jīng)歷了數(shù)次失敗后，才獲成功［1］?！?/p>

2000年小潮河閘下游加固時，下游圍堰填筑完成后在閘塘內(nèi)抽水至0.8m時，每逢灌河側(cè)退潮時，堰體就明顯下沉，一直不能穩(wěn)定。后采用分級控制水位的方法，筑第二、第三道圍堰的處理方法，前后花了3個多月時間，才最終成功［2］。

原設(shè)計提供的為土圍堰，堰頂高程4.5m，頂寬7m，外河側(cè)邊坡1∶5，閘塘側(cè)邊坡1∶8，河底高程在-4.5m左右。

從河底向下依次為③2層（Q4m），灰色淤泥質(zhì)重黏土，夾少量砂壤土薄層，含腐殖質(zhì)，流塑—軟塑狀態(tài)，高壓縮性，揭示層厚4.4～13.3m；⑤3層（Q3al+pl），灰黃色重、輕粉質(zhì)砂壤土，局部近粉砂，夾薄層粉質(zhì)黏土，含云母片，中密—密實狀態(tài)，中偏低壓縮性，層厚0.8～3.5m；⑦1層（Qa3l），黃灰色黏土、粉質(zhì)黏土，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，局部軟塑狀態(tài)，中壓縮性，層厚3～7.5m；⑦2層（Qa3l），灰黃色粉質(zhì)黏土夾薄層砂壤土，局部互層，含鐵錳質(zhì)結(jié)核及砂姜，可塑狀態(tài)，中壓縮性，層厚7.5～13.8m。

根據(jù)《水閘施工規(guī)范》及2000年下游圍堰施工情況和該工程工期比較緊的特點，不采用原土圍堰方案，混凝土圍堰、圬工圍堰的基礎(chǔ)處理技術(shù)復(fù)雜，投資較大，也不作為比選方案，經(jīng)參建各方討論，并經(jīng)專家組專項論證后，采用以下設(shè)計方案。

2.1堰址選擇

現(xiàn)場水下測量，在下游300m處有150m長（順?biāo)飨颍┩凉?，?000年老閘加固時打設(shè)的施工圍堰，河底較平，河底高程在-2m左右；在此處補充鉆探，高程-2～-4.5m為素填土（Q4ml），灰色、黃褐色，以砂壤土及粉質(zhì)黏土為主，夾腐植物及少量螺殼。高程-4.5m以下與原設(shè)計圍堰處地質(zhì)基本相符。根據(jù)以上情況，將現(xiàn)狀圍堰移至該處。圍堰高度從9m降為6.5m。

2.2圍堰斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)設(shè)計的施工圍堰底寬40m，在圍堰兩側(cè)垂直水流方向打設(shè)直徑φ52.9cm，壁厚8mm的鋼管樁，間距2m，樁長12m，頂部高出低潮位0.5m以上；在低潮水位向下用1.5m×12m×1cm規(guī)格鋼板連接（垂直水流向），在河底鋪設(shè)一層φ8mm@100mm冷軋帶肋焊接鋼筋網(wǎng)片（見圖1）與10cm厚柴草的軟體排（在岸上就用鉛絲連接好，形成整體，見圖2），在土方回填至樁頂前，樁頂外側(cè)用雙拼28工字鋼作為管樁水平連接，然后用φ32精軋螺紋鋼筋連接對拉（順?biāo)飨颍摪褰宇^采用搭接連接，接頭處鋼管樁加密；在低潮位（高程±0）時向板樁之間填土，按土圍堰正常施工方法施工；低潮位向上鋪設(shè)3層鋼塑格柵，間距1m（見圖3和圖4）。

圖1　φ8@100mm熱軋帶肋鋼筋焊接網(wǎng)

圖2　φ8@100mm冷軋帶肋焊接鋼筋網(wǎng)片與10cm厚柴草的軟體排

圖3　下游圍堰橫斷面示意圖

圖4　下游圍堰平面示意圖

迎水側(cè)采用覆蓋防水土工膜，袋裝土防護圍堰。下游圍堰頂高程4.5m，頂寬4m，迎水面高程2m處留平臺，高程2m以上坡比1∶2.5；背水面在高程1m處留平臺，高程1m以上坡比1∶2.5。

2.3圍堰抗滑穩(wěn)定計算

該次設(shè)計的圍堰是5級，根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286—2013）第3.2.3條規(guī)定，4級土堤邊坡的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)（瑞典圓弧法）不應(yīng)小于表1中的數(shù)值［3］。

表1　堤防抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)

根據(jù)補充鉆探資料，圍堰的巖土物理性質(zhì)參數(shù)見表2。

表2　圍堰的巖土物理性質(zhì)參數(shù)

圍堰抗滑穩(wěn)定計算水位取最不利工況（見表3）。

表3　圍堰抗滑穩(wěn)定計算水位

成果表明:圍堰在最大潮水位最不利工況下背水側(cè)邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)大于《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286—2013）第3.2.3條規(guī)定的最小安全系數(shù)，故圍堰抗滑穩(wěn)定滿足安全要求。

3　圍堰的施工

下游側(cè)（灌河側(cè)）低潮位以下采用鋼管樁與鋼板組合的夾板圍堰，底鋪冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)片為基礎(chǔ)；低潮位以上部分采用陸地填筑方式進行填筑，填筑時鋪設(shè)鋼塑格柵作為受力筋的圍堰方案。

a.鋼管樁施打、鋼板連接。

鋼管樁制作?，F(xiàn)場根據(jù)不同的水深在岸上進行鋼管樁的拼接，接頭滿焊后用4塊15cm×15cm鋼板在焊接部位四周加強，鋼管樁為直徑φ529×8mm。

振動下沉鋼管樁。振動錘參數(shù)見表5。

鋼管樁采用浮吊船配置的5t振動錘打樁機進行插打鋼管樁。

鋼管樁平面位置及垂直度調(diào)整完成后，開始壓錘，依靠鋼管樁及打樁錘的重量將其壓入土層，復(fù)測樁位

計算結(jié)果見表4。和傾斜度，偏差滿足要求后，開始錘擊（見圖5）。鋼管樁打入深度根據(jù)地質(zhì)情況而定，主要以入土深度控制。

表4　背水側(cè)圍堰抗滑穩(wěn)定計算成果

表5　振動錘參數(shù)

圖5　鋼管樁施打中

鋼管樁施打完成，緊接著連接鋼板安裝，鋼板上口及時用鋼筋連接在鋼管樁上，防止潮水沖刷傾覆，然后在河底鋪設(shè)一層φ8mm@10cm冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)片（應(yīng)購買工廠焊接成型網(wǎng)片）與10cm厚柴草組成的軟體排（在岸上就用鉛絲連接好，形成整體），在土方回填至樁頂前，樁頂用φ32mm精軋螺紋鋼筋對拉（見圖6）。

圖6　樁頂用φ32精軋螺紋鋼筋對拉

b.填筑?？紤]到河道受潮汐水流的影響，圍堰合龍難度較大，可以采用兩岸填土進占，使龍口處在河道的中心偏南側(cè)處，以減少沖刷。

在設(shè)計圍堰壩址位置兩岸同時開始準(zhǔn)備進土，壩頭用挖掘機進土、整平、碾壓，使壩體密實。

低潮水位向上0.5m處鋪設(shè)GSZ80-80鋼塑格柵（縱、橫向每延米極限抗拉強度80kN/m，見圖7），共3層，間距1m，順?biāo)飨蜾佋O(shè)（見圖8），能有效地提高加筋承載面的嵌鎖、咬合作用，極大程度增強地基的承載力，有效約束土體的側(cè)向位移，增強堰體穩(wěn)固性能。

圖7　GSZ80-80鋼塑格柵（縱、橫向每延米極限抗拉強度80kN/m）

圖8　GSZ80-80鋼塑格柵鋪設(shè)中

c.合攏。圍堰合龍應(yīng)盡量選擇在低潮時，因為大潮時水位高，退潮時水流沖刷對龍口的影響大。

在準(zhǔn)備合龍前，整理龍口；低潮水位以下用鋼板封堵；計算龍口合龍用土量及沖刷量，并配足機械。

龍口合龍后，繼續(xù)集中機械進土加固龍口，尤其是在下游迎水面更要重視，確保漲潮時水不能浸頂。

d.迎水面防護。圍堰合龍后，在低潮時，迎水面鋪設(shè)土工膜和袋裝土壓實。

下游圍堰從2015年10月24日開始進行施工，2015年11月8日施工完成，歷時16d。

4　圍堰的使用、維護和應(yīng)急措施

在施工期間，采取一切必要的措施確保施工圍堰的安全。盡量避免對其產(chǎn)生干擾和不利的影響。施工時做好圍堰的位置、高程、邊坡、斷面尺寸、填筑方案的確定和穩(wěn)定驗算等工作，并準(zhǔn)備必要的應(yīng)急措施等。

圍堰的安全穩(wěn)定對該工程十分重要，確保圍堰填筑質(zhì)量和圍堰擋水運行期間的安全穩(wěn)定。在施工過程中，安排專人對水位進行全天監(jiān)測，并做好記錄，同時備足用于搶險的編織袋、草包、圓木、鋼管、木樁等材料，挖掘機、自卸車隨時聽候調(diào)遣。一旦發(fā)現(xiàn)問題及時采取有效的應(yīng)急措施進行圍堰加固，以確保施工期間的壩體安全。

在閘塘開挖過程中對施工圍堰進行經(jīng)常性的檢查和維護，安排專人值班巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時報告，采取有效的補救措施進行加固。同時在圍堰上設(shè)立圍堰的安全責(zé)任人、看管責(zé)任人及聯(lián)系電話公示牌，明確人員及責(zé)任，加強圍堰安全管理。

經(jīng)1個月的觀測，基本沒有水平位移，觀測沉降在15cm左右，最大沉降在合攏段，累計沉降23cm，10d后基本趨于穩(wěn)定。

5　圍堰的拆除

主體工程施工完成，經(jīng)過水下驗收，并報業(yè)主、監(jiān)理書面確認(rèn)同意后，先打開閘門，圍堰拆除前先采用倒虹吸管道對閘室進行注水，待堰體兩側(cè)水位接近時，對圍堰進行拆除，拆除圍堰先從下游開始，按上述同樣的辦法，對上游圍堰進行拆除。

圍堰全部拆除至原河床高程。采取水上和水下兩部分進行，水上部分開挖拆除到水面以上50cm，采取后退法開挖，即圍堰中間開始，分別往兩岸后退開挖，反鏟裝車，自卸汽車裝運往指定堆土區(qū)；水下部分的臨時圍堰，采用4臺長臂反鏟開挖，自卸汽車運輸，棄土運至業(yè)主、監(jiān)理工程師指定地點堆放。

鋼管樁拆除采用浮吊船上配置的5t振動錘打樁機拔除鋼管樁。

圍堰拆除完成后，經(jīng)自行“三檢”合格，并做好記錄后，報請業(yè)主、監(jiān)理工程師、設(shè)計代表等聯(lián)合檢查驗收。

6　結(jié)語

沿海地區(qū)河口水利樞紐工程，地基一般為深厚軟基，且多為淤泥、淤泥質(zhì)黏土。選擇施工圍堰方案時，混凝土圍堰、圬工圍堰的基礎(chǔ)處理技術(shù)復(fù)雜，投資較大，一般不作為比選方案，而軟基上常用的土石圍堰也因斷面過大，特別是圍堰比較高時，往往因沉降變形大或影響建筑物的布置，不宜作為布置方案。采用鋼管樁夾板填土圍堰，具有適應(yīng)地基變形能力強，斷面較小、投資較省、施工方便等特點。

小潮河閘下游圍堰選用鋼管樁夾板圍堰，實踐證明，圍堰方案是成功的，為類似工程提供了一種可供參考的圍堰填筑形式。■

［1］SL 27—91水閘施工規(guī)范［S］.北京:水利電力出版社，1991.

［2］孫國昌，王麗，彭勃.小潮河閘下游圍堰坍塌原因淺析及處理措施［J］.江蘇水利，2003（1）.

［3］GB 50286—2013堤防工程設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2013.

Discussion on the application of steel pipe pile splint cofferdam in Xiaochao River Gate Removal and Construction Project

JIN Xiaoquan1，ZHANG Xinheng2，JIN Youbo1
（1.Lianyungang Jinhe Water Conservancy Engineering Construction Supervision Co.，Ltd.，Lianyungang，222006 China；2.Guannan County Water Resources Bureau，Guannan 223500，China）

In the paper，Xiaochao River Gate removal and construction project is adopted as an example.Design，construction，maintenance and removal，etc.of construction steel pipe pile splint cofferdam on sludge and other deep soft foundation are described.

Xiaochao River Gate Removal and Construction Project；deep soft foundation；steel pipe pile splint cofferdam；application

TV551

B

1005-4774（2016）05-0004-05

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.05.002