深厚淤泥质河床管廊过河双钢板桩围堰施工技术研究

吴 健，江 锋，谭 超，吴志书，周联英

（1.浙江交工集团股份有限公司，浙江 杭州 310051；2.浙江大学城市学院，浙江 杭州 311100）

0 引言

综合管廊是将多种市政管线集于一体，能充分利用地下空间并有效解决拉链路问题，其综合布局的优点越来越得到公众的认可，各地城市均在大力推行城市综合管廊建设。沿海地区由于河网密集，管廊建设不可避免要穿越河道。采用现浇方案时，需要进行围堰施工。当遇到深厚淤泥质河床时，对围堰建造提出了更高的要求。本文以工程案例的形式，对深厚淤泥质河床管廊过河双钢板桩围堰施工技术进行探讨，以供业内人士参考。

1 工程概况

嘉兴科技城地下综合管廊项目一期工程Ⅰ标段，位于嘉兴市南湖区科技城辖区，包含槜李路（三环东路-庆丰路）和南江路（万兴路-三环南路延伸段）2条道路。南江路为支线单舱仓管廊（3.0×3.2 m），全长1551.7 m；槜李路为干线双舱管廊（2.4×3.2 m+3.0×3.2 m），全长约 795.93 m。南江路赖施浜桥和槜李路南张桥处管廊过河段河床均为深厚淤泥质地质，采用传统的钢板桩围堰，其稳定性和防渗能力不足。结合现场条件，提出管廊过河双钢板桩围堰施工技术方案。

2 围堰设计[1,2]

在设计围堰处清淤后，利用施工平台和导框通过振动插桩机将钢板桩插入深厚淤泥质河床地基，相邻钢板桩之间通过锁口连接，间隔一定距离设置两排钢板桩，两排钢板桩通过多层拉结筋和支撑固定形成稳固的双钢板桩体系。为提高深厚淤泥质河床作为围堰基底的承载力，在双排钢板桩之间的河床淤泥基础内通过压密注浆方式进行加固处理，从而提高钢板桩体系的稳定性和抗渗能力，并为双钢板桩之间填筑芯土提供足够的承载力。为进一步提高双钢板桩围堰的稳定性和抗渗能力，在两排钢板桩中间填筑掺灰土芯土并设置防渗膜，钢板桩之间的填筑芯土形成了一道重力式挡墙，提高了钢板桩围堰的抗倾覆稳定性。双钢板桩之间的芯土利用河道开挖取出的淤泥或淤泥质软土掺加石灰、水泥等添加剂制作成掺灰土。由于河道开挖产生的淤泥随意排放会造成环境污染，而未经处理的淤泥难以用作填料，具有较好的压实度和抗渗能力。掺灰土分层填筑分层压实，且在掺灰土芯土中间设置一层防渗膜提高芯土的防渗能力。施打钢板桩所采用的导框采用可调节导框，可通过调平千斤顶调节导框垂直度，并通过调整调节丝杆调节钢板桩位置，从而提高钢板桩的打入精度。上下游围堰均采用相同的方式制作和施工，施工完成的双钢板桩围堰断面示意见图1。围堰施工完成后通过压密注浆对围堰内基坑底部进行地基处理，然后进行基坑开挖和管廊主体结构施工，最后进行基坑回填和围堰拆除。

图1 双钢板桩围堰断面示意图

针对本工程综合管廊穿越深厚淤泥质河床情况（综合管廊基坑深度为水位以下约10 m），双钢板桩围堰净间距4.6 m，围堰基坑深度10.2 m，采用IV型拉森钢板桩制作围堰，钢板桩长18 m，双钢板桩间距为4 m，钢板桩内填筑淤泥掺灰土（石灰掺量8%，水泥掺量3%，）作为土芯，围堰围檩采用I40a工字钢，围堰基坑设置两道横向600 mm钢管支撑。

3 施工要点

3.1 施工准备

施工前，认真分析设计提供的地质勘察报告，水文资料，设计图纸，实地踏勘现场河床情况，对工程收集各方面的参数进行全面分析，对于河床，需重点了解其河底淤泥及淤泥质软土深度及平整度，施工前对设计位置处河道进行清淤。

复查钢板桩，检查振动锤及处理钢板桩等。剔除那些因装卸运输而导致磨损的变形钢板桩，并对锁口破裂及表面有焊接残瘤的钢板桩进行处理，保证单独的围堰钢板桩具有相同的锁口，并在锁口内涂抹适量黄油以减少摩损。

3.2 导框制作安装

安装导框时，先进行定位测量，用平板船作临时施工平台或搭建临时施工平台，在设计位置施打定位桩，然后将制作好的导框固定在定位桩上，导框包括导框主体结构和定位微调系统，导框主体结构由支撑杆制作而成，定位微调系统为双层结构，设置在导框的顶部和底部。定位微调系统为可伸缩水平调节的定位卡盘，定位卡盘上设置有多个顶推丝杆，通过调节顶推丝杆调节钢板桩的水平位置。通过调节千斤顶调整导框的垂直度。

3.3 钢板桩吊运和堆放

装卸钢板桩采用两点吊，注意保护锁口免受损伤。钢板桩按照型号、规格、长度等分别堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，枕木间距一般为3～4 m，且上下层枕木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2 m。

3.4 钢板桩施打与固定

钢板桩采用单根插打。钢板桩在淤泥质地段挤进过程中，受到淤泥中块石或其它不明障碍物等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔1.0～2.0 m，再往下击打，如此上下往复数次，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。

打设完双排钢板桩后进行拉结筋和双钢板之间内支撑施工。本着遵循先支撑后降水的原则，在降水之前先对钢板桩增设内横撑，以防止钢板桩因水压变化而发生变形，横撑设置距桩顶1 m处，将各边的横撑焊接稳固，考虑到水压力的不断增大，在内支撑自上而下设置时，必须根据不同水位处不同的水压力来计算支撑的数目，在排水时，必须保证排水的速度要大于钢板桩围堰渗入速度的3倍以上，发现围堰渗漏处时，必须及时进行封堵。

3.5 双钢板桩围堰基底注浆

由于深厚淤泥质河床承载力极低，而双钢板桩围堰内填筑芯土高度较高，芯土重力大，基底承载可能会不满足要求，而且双钢板桩在淤泥质河床中的稳定性不高，为提高双钢板桩围堰基底的承载力，在双排钢板桩之间的深厚淤泥质河床基础内通过压密注浆技术进行加固处理，提高钢板桩的稳定性和钢板桩的抗渗能力。支撑体系施工完成后，可在双钢板桩内部降水，然后向双钢板桩之间的河床淤泥内通过压密注浆注入水泥浆，如果双钢板桩稳定性不足，可在未降水或少降水情况下将注浆管插入水下河床进行水下压密注浆。内注浆处理厚度根据上部承载力要求确定，注浆孔间距1 m，采用先外围，后内部的分层注浆施工方式。注浆采用从外缘到中间、从上到下、低压慢注，跳孔分批注浆的施工顺序，发现管壁窜冒现象及时封堵，等稍凝后再注，使浆液达到饱和状态。淤泥质地基压密注浆一般需满足下列技术：

（1）注浆采用强度等级42.5 MPa普通硅酸盐水泥，可掺10%～30%的水泥。

（2）注浆初凝时间为2 h。注浆量注入率为20%。

（3）注浆压力0.1～1 MPa，水灰比为0.5～0.6，具体可根据现场配合比试验确定。

3.6 制备掺灰土

将河道内挖出的淤泥质黏土采用推土机摊铺翻晒。采用人工或机械布灰的方式撒布生石灰和水泥，然后用路拌机拌和，安排2～3人挖槽检查路拌机是否将石灰土拌匀拌透。石灰土拌匀后，抽取试样检测灰剂量，做标准击实试验，用配合比试验时的击实结果校核现场石灰土的配合比是否准确，并测试成型石灰土强度试件。用推土机的履带稳压1～2遍，消除石灰土潜在的压实不均匀现象。根据土堆总体积和对应含水量的设计掺配剂量以固定容器量测生石灰，石灰剂量应大于设计剂量0.5%。根据所采用土料含水量不同，生石灰掺量一般约5%～10%，水泥掺量一般约2%～5%，具体掺量根据现场试验确定。

3.7 填筑芯土并设置防渗膜

双钢板桩之间抽水和清淤完成后，在钢板桩内侧张挂防渗膜，施工过程防止防渗膜破损。然后采用编织袋装掺灰土紧贴防渗膜填筑一层土袋。装土量为土袋容量的1/2～2/3，袋口缝合。土袋均应相互错缝，尽量堆码密实、平稳。将制作好的掺灰土分层填筑于双层钢板桩中间，每层填筑厚度不宜过大，分层碾压密实。

3.8 下游围堰及围堰内支撑体系施工

下游围堰施工完成后进行基坑内支撑体系施工。钢围檩内支撑构件统一加工后，运送至施工现场进行安装；内支撑构件主要由纵梁、横梁、斜撑、对口撑、牛腿、三角板组成。纵、横梁利用I32a（I45a）工字钢双拼而成；斜撑利用4根[25a槽钢组拼而成；对口撑利用Ф300×6 mm圆管；牛腿利用60 cm长I32a工字钢斜切；三角板利用2块12 mm厚钢板焊接而成。用作构件的型钢与型钢连接时，均采用16 mm厚钢板加强，加强板布设间距为1.5 m。

钢板桩合拢后即进行第一道内支撑安装，首先将牛腿焊接在钢板桩桩身上，接着吊装纵、横梁焊接在牛腿上，并焊接三角板；须先将第二、三道钢围檩内支撑的纵、横梁吊放入钢板桩围堰内；最后安装斜撑及对口撑。并仔细检查钢板桩围堰的封闭性。第二、三道钢围檩内支撑安装同第一道安装方法，围堰内降水至第二道支撑位置处时，停止抽水；待第二道钢围檩内支撑安装完毕后，继续降水并开挖基坑至第三道支撑处。

3.9 基坑开挖及坑底压密注浆

基坑开挖主要采用挖掘机开挖，局部采用高压水枪将土体冲成泥浆并用泥浆泵抽走。在基坑内设集水坑24 h抽水和降水。必须保持对围堰进行实时监测，主要包括桩身的变形，钢板桩内支撑的轴力及内外水位的变化。若钢板桩变形较大或内支撑轴力过大时，及时采取补救措施。

对淤泥质河床地基通过压密注浆进行加固，可在围堰内降水完成后即钻孔注浆，也可在基坑开挖至一定深度后进行注浆，但是要确保注浆时设计注浆顶面上覆土厚度不小于2 m。注浆前先通过注浆试验确定相关注浆参数。为了达到预期的注浆效果，施工时先对外围进行封浆，然后再进行压密注浆。

3.10 围堰拆除

待基坑回填完成后进行围堰拆除作业。首先拔除钢板桩前先仔细研究拔桩顺序和拔桩时间，否则由于拔桩的振动影响以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移。在内支撑全部拆除完成后，进行钢板桩的拔除。在拔桩时，采用振动锤进行拔除，拔一根清理一根。为防止将临近板桩同时拔出，宜将钢板桩和加固的槽钢逐根割断。先割除钢板桩的支撑，然后再拔围堰钢板桩。按与打板桩顺序相反的次序拔桩。钢板桩拔出后挖除围堰芯土，并对河床进行清理。

4 结语

综合管廊在沿海河网密集区穿越河道，遇到深厚淤泥质河床时，采用双排钢板桩建造围堰，围堰基底的深厚淤泥质河床通过压密注浆处理后承载力较高，提高了双钢板桩体系的稳定性和围堰基底的承载能力；双排钢板桩中间填筑有掺灰土形成一道重力式挡墙，显著提高了围堰的稳定性，使围堰具有较高的安全性、防渗性和经济性，可以进一步推广应用。

[1]陈巍.城市共同沟结构设计与施工探讨一一以洪钟大道共同沟为例[J].广东建材,2014(2)：67-70.

[2]王恒栋.GB 50838--2015城市综合管廊工程技术规范解读[J].中国建筑防水,2016(14)：34-37.