水闸工程中钢板桩围堰施工技术的应用

陈良寻

（福建省水利水电工程局有限公司，福建 泉州 362000）

水闸工程承担着防洪、排涝、灌溉和发电等任务，根据地质报告，确定工程基础等级为1级，临时性建筑等级为4级。由于地基为软土，为了确保项目质量，保障水闸工程的稳定性和安全性，采用钢板桩围堰施工技术对下部结构进行施工。

1 钢板桩围堰设计方案

水闸工程计划在一个非汛期完成所有主体结构的施工。在施工期，拟采取双排钢板桩围堰和粘土均质围堰相结合的方式对基坑进行围护。钢板桩围堰由两部分组成，一部分是垂直于水流方向的横向钢板桩围堰，另一部分是顺水流向的纵向钢板桩围堰[1]。其横向围堰全长83 m，宽6.5 m，钢板桩长15.0 m，入土平均深度8.0 m，施工期平均挡水深6.0 m，最高7.5 m；纵向围堰全长309 m，宽6 m，钢板桩长13.5 m，入土平均深度7 m，施工期平均挡水深5.5 m，最高7.5 m。为了确保不间断通航，施工期间利用钢板桩围堰与河右堤之间宽14.0 m～25.0 m河道进行导流导航，其中右堤岸边上采用7.5 mWRU13-575拉森钢板桩支护。

2 钢板桩围堰施工

施工前，做好相应的设备进场工作，对设备所占用的平台进行整理，并做好相应的钢板桩联接试验工作。具体施工过程如下：

（1）进场。做好相应的施工准备工作后，打桩机应从右岸开始，将钢板桩打入水中，对于钢板桩露出水面的高度应该确保一致。在打好的钢板桩上面铺设钢板，形成打桩机的作业平台。打桩机行驶到作业平台上，继续往前进行打桩施工。类似的，此段打桩完成后，再铺设钢板，打桩机接着驶入到新的作业平台作业。以此类推，打桩机从右岸往左岸进行推进。在打桩机往前进的过程中，待桩基稳定后，拆除后方的作业平台，并拔出钢板桩，将拔出的钢板桩转移到打桩机前方继续打桩，重复利用。

（2）施工。在打桩机达到预定位置后，首先打8 m长双排设计钢板桩，再在双排钢板桩中间打入若干钢板桩，打入的钢板桩与左、右双排钢板桩间距均为2 m，在3处钢板桩上铺5块厚20 mm、宽2 m、长8 m的钢板形成长10 m、宽8 m的作业平台，用来支撑打桩机作业（打桩机机身长5 m，作业平台多余长度为前后中转作业用）。打桩机先进行一侧的打桩，然后再进行另一侧的打桩，待完成8 m的围堰后再采用上述方法将平台进行前移，并且在围堰向前推进的过程中，每隔4 m进行一次位置的校正，确保围堰的实际位置与设计的位置相一致。

（3）钢板桩加固。随着钢板桩施工往前推进，应该对已经完成的钢板桩进行加固。在双排钢板桩外侧高程34.59 m处，各固定一排30#U型槽钢用作围檩，以保证钢板桩单侧整体刚性；再在双排钢板桩之间用Φ30圆钢对拉联接，圆钢平均间隔1.2 m，以保证双排钢板桩的相对稳定。当河底高程低于28.5 m时，采用15 m钢板桩，同时将双排钢板桩围堰的宽度由6 m增加为6.5 m；双排钢板桩之间的对拉圆钢间距加密至50 cm，作业平台起支撑作用的钢板桩，间距加密至1 m。

（4）防渗土工膜铺设。钢板桩施工的过程中，还需考虑围堰的防渗性能。在围堰基坑的内侧，布设一层防渗土工膜，可有效起到防渗作用。将土工膜固定在钢板桩上，下部采用石头等坠入河底。

（5）桩间填土。钢板桩间填筑粘土，填筑采用挖掘机配合8 t自卸汽车运输进行施工。填筑土方不得含有块石杂物等，填土高度应保持均匀上升。土料来源先采用导流航道开挖土方，导流航道土方填筑完毕后，再利用取土区土方回填。填筑方法为分层填筑，水面以上分层碾压。第一次填筑高程至34.59 m后，需填筑土沉降稳定后，再进行第二次土方填筑，第二次填筑高程至35.59 m，待第二次填筑土沉降稳定后再次补填至设计高程35.59 m。

（6）钢板桩围堰安全防护。在钢板桩围堰施工后，应该在围堰的临水侧设置浮筒、防撞护栏等安全防护设施，因为要确保不间断通航，在围堰两端（导流航道进出口）设置通航标志灯，在通航期间，应有专人对其进行看守，确保船只不会碰到围堰，并且在施工完后的围堰上，每隔6 m设置一个沉降观测点，通过观测资料了解钢板桩围堰的变形情况。

（7）钢板桩围堰安全运行。抽排基坑内的明水，确保闸室具备施工条件。同时，安排专业的人员监测钢板桩围堰的安全情况，若发现问题及时上报。项目监测数据表明，钢板桩变形一直处于可控状态。

（8）钢板桩围堰拆除。钢板桩围堰拆除要按照以下顺序进行施工：①拆除钻孔灌注桩；②拆除双排钢板桩的锁口、围檩；③拆除双排钢板桩；④挖除桩间回填土。

1）钻孔灌注桩拆除。灌注桩拆除时先拆除承台及连系梁，承台混凝土采用液压破碎锤破碎，人工割除钢筋。混凝土碎碴用液压反铲挖掘机装车，自卸汽车运输至弃土区[2]。承台拆除后，开始钻孔灌注桩拆除，拆除顺序为从东往西。拆除时，首先用液压反铲挖掘机将灌注桩撞间填土进行挖除，开挖边坡1∶0.5。钻孔灌注桩拆除每次拆除一米，每次拆除后，防止因拆除开挖深度的增加引起钢板桩围堰变形，及时进行支护。支护采用30号工字钢，随着拆除深度增加，支护密度随之增大。此外，基坑内安设一台潜水电泵，及时排除渗水，保证干地作业。

2）双排钢板桩拆除。钢板桩围堰拆除采用EX450H震动打拔桩锤，首先拆除锁口，然后拆除钢板桩。钢板桩拆除时，先拆除下闸首外侧垂直水流方向的钢板桩，后拆除闸室段顺水流方向的钢板桩。拆除的钢板桩采用TL50D装载机运输至临时堆放场地，人工清理、保养后运输至指定地点存放。首先，对钢板桩的头部进行振动1 min～2 min，从而使得钢板桩周围的土变的松动，减小桩的摩擦阻力，再往上慢慢的拔桩[3]。若在拔桩的过程中，发现上拔比较困难，应该立刻停止，对其头部再次振动1 min～2 min，再往下打入1 m左右的深度后再慢慢往上拔，如此反复，直到桩被拔出来。若在上拔的过程中，遇到桩已经变形而无法拔出，先将变形桩切一个口子，将变形小的单根桩拔出，然后再拔其他桩[4]。对于变形特别严重而无法拔出的桩，只能在变形部位处将桩切断再拔出。

3）双排钢板桩间回填土拆除。采用1.0 m3液压反铲式挖掘机配合8 t自卸汽车拆除双排钢板桩围堰桩间填土。拆除时，由钢板桩变形部位开始分别向两侧采取倒退法进行作业。水下剩余土方利用1.0 m3抓斗式挖泥船进行施工，弃土堆放至指定地点。

3 钢板桩围堰施工技术分析

1）在水闸工程施工的过程中，采用不断航施工。利用钢板桩围堰横断面较小的特点，一侧进行主体工程的施工，另一侧确保正常的通航。

2）钢板桩围堰施工技术可有效地解决不断航施工的要求，减少了征地，节约项目投资的同时缩短了建设工期。

3）双排钢板桩围堰的顺利实施，为河闸主体土建工程竣工目标的顺利完成奠定基础。

4 结论

水闸工程计划在一个非汛期完成所有主体结构的施工，设计采用钢板桩围堰施工技术。钢板桩围堰施工过程包括进场、施工、钢板桩加固、防渗土工膜铺设、桩间填土和钢板桩围堰安全防护等环节，且在施工采用不断航施工，可有效地解决不断航施工的要求，减少了征地，节约项目投资和缩短了建设工期。水闸工程中钢板桩围堰施工技术的应用为河闸主体土建工程顺利完成奠定基础。