强涌潮地区新型桩式丁坝施工工法的探讨

2016-12-20何国玮

小水电 2016年6期

关键词：丁坝板桩石塘

何国玮

(浙江省第一水电建设集团股份有限公司，浙江杭州 310052)

强涌潮地区新型桩式丁坝施工工法的探讨

何国玮

(浙江省第一水电建设集团股份有限公司，浙江杭州 310052)

强涌潮地区由于强大的潮汐能而使水下施工与一般江河相比，无论在工艺的选择上还是质量控制和安全保障上，都具有其特殊性。由于国内并无可参考的成熟方案，需要边试验边完善，继而在不断完善中形成了国家级工法——强涌潮地区新型桩式丁坝施工工法。结合该工法，对新型桩式丁坝的施工工艺进行了深入探讨和总结，以期为类似施工环境的水利、航道工程提供借鉴。图2幅。

强涌潮；丁坝；板桩；施工工法

1 概述

钱塘江、亚马孙河、恒河并称为世界三大强涌潮河流。作为强涌潮河流在中国的代表，钱塘江的水文特点为：河口受自东海经杭州湾传入的潮波影响，每日两次涨落，属非正规半日潮性质。河口段潮位、潮差由于受径流丰枯、河道地形、气象等因素影响，年内和年际变化均较大。每年7～10月台风期，常受台风暴潮影响，如与天文大潮相遇，将形成异常高潮。

钱塘江滩地以抛石、淤泥、粉质粘土夹粉土、淤泥质粘土、粉砂等为主，板桩施工点应尽可能避开抛石区，并挖除块石。

2 桩式丁坝的发展及结构特点

为削减涌潮对钱塘江两岸海塘的影响，实现保塘固堤的目标，多年来，政府部门一直在组织实施丁坝工程。由于传统的斜坡式堆石丁坝易于损毁，且潮位一直居高不下，施工条件不具备，工程宕延多年。因此，2002年开始试验桩式丁坝，采用“短丁坝窄间距”的方案，将坝长与坝距的比值调整为1∶3左右。经过几年的试验和总结，解决了丁坝护岸的难题，至2009年基本完成各座丁坝。

钱塘江桩式丁坝的结构特点为：丁坝坝长50 m或70 m，由坝身、坝根、坝头组成。坝根上、下游沿条石塘坦水外口打钢筋混凝土板桩护脚，并用帽梁连接。坝身下游侧为密排板桩(长11 m)，坝头板桩(长18 m)间隔布置，坝身、坝根与坝头的板桩均用帽梁连成整体(见图1)。

3 丁坝施工的特点、难点及解决方案

3.1 施工的特点

抢潮作业。施工期须避开高潮位，选择枯水期的低潮位施工，以降低施工难度、延长作业时间，减少潮水对建筑物的破坏。

3.2 施工的难点

(1)涌潮巨大的冲击力和毁坏性，使得在江中作业险象环生。

(2)涌潮巨大的破坏性，使得已建和在建工程的保护也成为一个难题。

(3)在江中作业的时间安排也尤为关键。

(4)如何在保护明清鱼鳞石塘的前提下，机械设备安全、顺利下江，如何开展作业也是关键。

(5)河滩上块石散布，特别是在一些已毁丁坝附近，抛石分布杂乱无章，给桩式丁坝的施工带来额外的挑战。

图1 桩式丁坝平面布置

(6)粉砂土摩擦力较大，在打桩至地基深处时常常会遇到较大的阻力，采用常规施工工艺往往难以为继。

3.3 解决方案

(1)避潮作业，赶潮施工，在潮起潮落的间隙，加快施工进度，形成潮起人机退、潮落人机进的作业模式。

(2)选择枯水期的秋冬季节，利用低潮位的时间段，延长作业时间、减少安全风险、降低作业难度。

(3)做好已完工程的保护和加固工作，提高新建筑的抗冲击能力，如加强模板的支撑，在新浇筑的混凝土表面掺加速凝剂。

(4)沿鱼鳞石塘从上游往下游堆填下江道路，表层采用混凝土砌块石、混凝土护面等保护，防止道路被冲毁；施工便道与板桩作业循环作业，层层推进，道路作为板桩的作业平台，板桩为道路提供掩护。在工程完工后，下江道路和施工便道予以拆除，恢复江河原貌。

(5)板桩作业区尽量避开老丁坝，在沉桩前尽可能地挖除块石，在遇到孤石时可采用冲抓钻进行清基。

(6)为了减少桩身与土体的摩擦力，在下部密实粉砂土层，先在桩位附近50 cm左右用打桩机打拔φ219无缝管，在管内配2支高压水枪伸入至下部粉砂层面进行水冲，使下部粉砂层扩散液化后通过管道向上溢出。

4 丁坝板桩的施工工艺

4.1 施工工艺原理

江河上的丁坝板桩施工一般有打桩船打桩法和排架打桩法，由于强涌潮河口打桩船作业时间短、费用高并且由于船身晃动的缘故，桩的质量难以控制；而排架法由于事先打设的排架桩与预制板桩的部分位置重合，因此两种方案都不能满足施工要求。

本工法采用抢潮作业，在退潮时间段内作业，涨潮前做好已完工程的保护。施工时利用下江道路下江作业，板桩施打与道路修筑循环渐进，即填筑一段道路向前打一段板桩，道路作为板桩运输通道与板桩施工机械作业的平台，而板桩又作为道路的保护屏障。板桩施打采用振动沉桩法，以适宜当地粉砂土滩地的地质条件。

4.2 施工工艺流程

施工工艺流程如下所示(见图2)。

图2 施工工艺流程

4.3 操作要点

(1)下江道路及施工便道施工

由于强涌潮河口潮水巨大的冲击力，而钱塘江岸为明清鱼鳞石塘文物，因此下江道路及丁坝施工便道的修筑就显得尤为关键；不仅要做到防潮裹挟，而且还不能破坏鱼鳞石塘，为此下江道路采用如下方案：沿石塘边线从上游往下游抛填块石，形成下江坡道，坡道与滩涂形成迎潮夹角，以减少涌潮的冲击力，夹角的大小以满足机械下江为前提，角度尽可能大。为防止下江道路被潮水冲毁，填筑石料的块径尽可能大，迎潮面需采用浆砌或混凝土砌块石护面，临江侧用2m2以上的装石钢筋笼理抛，路面用C15混凝土砌块石护面。江中作业便道采用石碴填筑，铺筑在丁坝范围内，路面与板桩同时施工，循环渐进，交替前行。施工结束后，整个道路系统予以拆除。

(2)板桩就位

板桩由平板车从预制场运至塘顶，由20 t汽车吊在塘顶把板桩吊至塘下平台，再用20 t以上履带吊转驳、运输板桩至作业点。平放的板桩末段处位置放枕木，以提高板桩放置的稳定和端正，有利于下一步机械夹桩工作。

(3)吊运喂桩

在板桩吊至下平台后，首先利用油压振动机的液压钳夹住板桩，然后用人工套好保险绳(φ17钢丝绳)，液压钳钳牢板桩后将板桩提起，行进至施工位置，人工扶桩就位。

(4)板桩定位

板桩定位采用油压振动机与人工扶桩相结合的措施，轴线控制由测量人员通过布置于塘顶的经纬仪进行指挥，控制好间距及垂直度后进行沉桩。

(5)板桩施打

板桩定位完成后，即开动油压振动机振动开关，从低档到高档逐步加强振动频率，根据不同的地质情况，控制板桩施打的下沉速度。施工时需加强观测板桩的垂直度及偏移，及时纠偏。板桩施打时按先下游再上游的施工顺序，以保护施工道路。

(6)板桩连系梁混凝土施工

板桩沉放完后将桩顶的混凝土表面凿毛处理，而后按立模、钢筋制安、混凝土浇筑、养护的工艺流程作业。为了作业安全及延长作业时间，丁坝的施工季节选择在10月中下旬至次年4月中上旬的枯水期，连系梁作业时避开月初与月中的大潮汛，施工前做好充足的准备，在潮水退去后立即进行抢潮作业，确保作业安全。新浇筑的混凝土表面要掺加适量的速凝剂，促使表面混凝土尽早凝结，以提高混凝土的抗冲刷能力。

(7)下江道路及施工便道施工拆除

拆除采用1 m3反铲挖掘机装5 t自卸汽车运至弃碴场。