双重复合型钢围堰在某船闸枢纽工程中的应用

施海波

摘 要：某复线船闸工程项目是综合性的跨流域调水工程项目的重要组成部分，复线船闸距离一线船闸仅55.36m，无放坡开挖空间，若采用外围堆土填围堰又占用一线船闸航道从而影响船只通行，加上水文地址条件复杂，为达到良好的支护截渗效果，故上下游临水围堰采用钢板桩与钢管桩双重结合支护截渗模式，外层钢板桩起截渗挡水作用，内层钢管桩主要是抗土压力剪切作用，实际应用效果较好，施工简便，节约投资，降低了工程基坑开挖安全风险。

关键词：船闸工程；双层复合型钢围堰；截渗；支护

中图分类号：TV553 文献标志码：A

1 工程概况

某复线船闸按Ⅳ级标准建设，设计船型为500t级兼顾1000t级船舶，船闸闸室尺寸为：240m×23m×4.0m（长×宽×门槛水深）。工程包括闸首、闸室、引航道、导航及靠船建筑物、跨闸公路桥、闸阀门及启闭机、电气设备及控制系统、运行管理等生产、生活辅助建筑等建设。

本船闸工程基坑范围内（高程▽3.0m-▽35.0m）以粉质壤土夹砂壤土或粉质黏土为主，土质较差，透水性较强。基坑开挖前，上下闸首上下游侧布置钢围堰与土围堰相结合的挡水围堰支护，其他局部区域采用双排钢筋砼灌注桩、高压摆喷截渗墙，从而连接成封闭的支护截渗墙。

2 工程设计

本工程上下游钢围堰按10年一遇的标准设计，以上游双排钢围堰为例，纵向围堰采用双排桩结构，内部填土，内外排拒12m；内侧为钢管桩，桩顶高程36.86m，桩底高程9.5m，入土深度22.5m，顺河流方向长度60m；外侧为钢板桩，桩顶高程36.86m，桩底高程11.86m，入土深度16.14m，顺河流方向长度67m。横向围堰采用双排桩接均质土围堰结构；横向双排桩与纵向双排桩相接并呈90°交角，内外排距8m，内侧钢管桩布设长度14m，外侧钢板桩布设长度26m，其他规格尺寸与纵向相同；均质土围堰与上游左岸导航墙相接，堰顶高程为36.86m，宽6m，两侧边坡坡比均为1∶3，填土高度约2.4m。

3 施工工艺

3.1 准备工作

（1） 钢板（管）桩的检验

钢板桩运到工地后，需进行整理，清除锁口内杂物（如电焊瘤渣，废物填充），对缺陷部位加以整修，做好锁口润滑及防渗措施，每片钢板桩锁口都须均匀涂以混合油，其体积配合比为黄油：干膨润土：干锯沫=5：5：1。

（2）钢板（管）桩的连接

钢结构加工平台施工。在施工附件整平一处宽10m，长35m的钢结构连接平台，在平台上拼接拉森钢板桩，然后施焊，在拼接和施焊前，要做胎具限制拉森钢板桩的变形和弯曲，保证轴线在一水平线上。拉森钢板桩接头焊妥后，在拉森钢板桩底板接头内侧绑焊1块16mm×200mm×400mm的钢板作为加强板，以提高接头处强度，防止施工时接头处断裂。钢板桩（管）之间连接方式如图1所示。

3.2 钢围堰施工

（1）整体施工工艺

①插打钢管桩及钢板桩示意如图2所示。

②安装围檩、钢拉杆示意图如图3所示，钢拉杆间距按2.4m布置。

③回填不透水性土，并不断观测钢板（管）桩的位移变化，同时加固拉杆，使得钢板（管）桩位移变化在允许范围内，施工直至完成。

（2）导向架安装

为施工时确保第一根钢板桩的位置、垂直度满足要求根据设计图纸，在施工平台上放出钢板桩中心线的平行线，在轴向外侧1.5m处打设钢管桩，并安装型钢围檩做导向框。为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，需要设置坚固的导架。随后沿着导向框一次逐根打设钢板桩。导架可与第一层围檩配合使用，以提高打入的精度，其内空尺寸依所打入的板桩型号而定，导架做法详图如图4、图5所示。

安装导架时应注意以下几点：

①采用全站仪和水平仪控制和调整其位置。

②通过测量组抄平定出导架中心线，再将导架安装于三角托架上，三角托架采用槽钢20#焊接而成，与导架配套使用。

③导架的高度要适宜，要有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。

④导架不能随着钢板桩的打设而产生下沉和变形。

⑤导架的位置应尽量垂直，并不能与钢板桩碰撞、挤压。

⑥导架安装后，背面与桩面之间的空隙焊接连接，确保钢导架与各桩面密贴。

（3）钢板（管）桩施工

①根据现场施工条件，可采用单独打入法，其施工程序如下：

（a）先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后掛绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线，采用导向架。

（b）准备桩帽及送桩：打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。

（c）单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。

（d）在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%。

②钢板桩防渗漏措施

钢板桩主要依靠锁口自身密实性进行防漏，但是如果锁口不密、外侧水压力过大，钢板桩围堰会出现渗漏。根据施工经验，可采取如下措施进行预防和处理。

（a）施工时的预防渗漏措施。钢板桩渗漏一般出现在锁口位置，因此施工过程中重点加强对锁口的检查。施工前用同型号的短钢板桩做锁口渗漏试验，检查钢板桩锁口松紧程度，；施打前在钢板桩锁口内抹黄油；施打时控制好垂直度。

（b）入土部分钢板桩在开挖时发生渗漏现象时，钢板桩内侧锁扣处用棉絮、麻绒等在板内侧嵌塞。

（c）钢板桩支护转角处采用角桩，如连接不够紧密，宜发生流砂现象。

（4）围檩、支撑制作、安装

钢板（管）桩打桩结束，将围堰内净尺寸测量出来。按实际尺寸在陆上将单根围檩工字钢拼接成形，将斜撑型钢制作成形。在钢板桩上测量标出围檩底标高尺寸，焊上牛腿。将围檩吊放至牛腿上，成形焊妥。加装支撑，焊妥。基坑土方开挖过程中还须进行内支撑的安装，以防土压力、水压力过大影响基坑内的施工安全。

内支撑的设置除了考虑受力外，还应考虑尽量不妨碍坑内施工。内支撑自上而下的设置，一边抽水、挖土、一边安装。安装必须非常及时到位，随挖随撑。安装时确保无缝钢管对撑与工字钢围檩相交节点强度足够。在支撑与钢围檩相交处设有20mm厚钢垫板，钢板桩与围檩空隙用木楔顶紧围檩，并可起调节受力作用。

（5）围堰内土方回填及钢拉杆安装

钢管桩及钢板桩施工完成后，围堰内土方回填与拉杆加固同步进行，并不断监测，保证钢板桩与钢管桩的位移变化在允许范围内。围堰内土方回填从上下闸首处开始填筑逐渐向上下游方向推挤，填筑用料为黏土，用挖掘机配合汽车运土车转运。首先填筑应比河面高出50cm，首层填筑完成后用夯实机打实，打实处理时应注意观察顶面距河面的高度不得低于河面。二次填筑高度每层不超过50cm，分层压实，直至设计高程。

（6）钢板桩（管）的拆除

围堰支撑的拆除按照从下往上的顺序逐层拆除。拆除过程中首先拆除杆件，围檀杆件最后拆除。

①钢板桩拔桩前，先将围堰的支撑从下到上陆续拆除，并陆续灌水至围堰外水位，使内外水压平衡。

②按与打桩顺序相反的次序拔桩。

③遇到拔不动的钢板桩，应立即停拔检查，采取射水、振动等松动措施，严禁硬拔。

④拔出的钢板桩应及时清除土砂，涂以油脂。

⑤钢板桩应分层堆放。

结语

目前，某复线船闸双重复合型钢围堰已全部施工结束，从现场实际观测效果来看，起到了很好的截渗与抗剪支护双重效果。此工法合理地将钢板桩与钢管桩钢围堰的独到之处进行了有机结合，同时此工法施工工艺较为简单，投资成本较低，起到了降低成本、缩短工期的作用，并有效地确保了船闸深基坑开挖安全，可在类似项目中推广运用。

参考文献

[1]JTS257-2008，水运工程质量检验标准[S].

[2]GB50205-2001，钢结构工程施工质量验收规范[S].

[3]JTS205-1-2008，水运工程施工安全防护技术规范[S].