浅谈锁扣钢管桩在引黄济青倒虹中的应用

邵志豪，李静旭，孙启潼

（1.山东省水利勘测设计院有限公司，山东 济南250014；2.高密市引调水工程运营维护中心，山东 高密261500；3.淄博市萌山水库管理中心，山东 淄博255318）

小清河复航工程是山东省政府主导并贯彻国家发展文件加快内河发展有利时机的条件下应运而生，同时也是省委、省政府的重点项目，将小清河作为山东省内河“一纵三横”水运主通道之一。为满足通航要求，复航工程将小清河河底在现状基础上下挖，受河底高程降低影响，现状引黄济青倒虹不满足通航需求，需进行拆除重建，该工程是引黄济青调水工程重要节点性建筑物，能否按时完成保证引黄济青正常输水要求起到了关键性的作用。

引黄济青穿小清河倒虹横跨小清河主河槽，位于小清河干流桩号187+390，输水规模为50 m3/s，长度312 m，设计洞身尺寸4.0 m×3.5 m（高×宽），孔数为2孔。小清河底高程为-4.70 m，施工期导流及基坑开挖问题较为突出，是本工程能否顺利实施的重点和难点。

倒虹工程施工具有作业面长、基坑作业、洞身结构统一等特点，有利于导流围堰布置。根据相关要求，2020年汛期前对金家桥闸闸下河道（含引黄济青倒虹段）须全断面扩挖完成。扩挖后河底高程由-1.01 m挖深至-4.7 m。根据引黄济青工程引调水的工作安排，倒虹工程需于2021年3月底施工完成。

与倒虹上、下游侧衔接的王道泵站引水暗涵分别于2020年9月、10月开工建设，开工时河道底高程已挖深至-4.70 m，较原围堰施工时的河道底高程降低了3.69 m，土石围堰高度增加、底宽变大，受王道泵站施工河地形条件限制，围堰之间的导流明渠不具备进一步拓宽的条件，倒虹的施工条件发生了很大变化。综合以上因素，结合工程实际需要提出了既能满足围堰挡水要求又能满足深基坑支护稳定要求的锁扣钢管桩方案。

1 锁扣钢管桩设计

1.1 设计标准

引黄济青倒虹工程导流建筑物级别为4级，采用10年一遇洪水标准，设计导流时段为11月～4月，设计洪水流量为148 m3/s，11月～4月10年一遇潮水位为2.399 m。

1.2 锁扣钢管桩水位确定

施工期间锁扣钢管桩挡水水位按工程所在小清河处10年一遇最大设计洪峰流量148 m3/s对应水位与10年一遇潮水位中的大值确定。

锁扣钢管桩在使用期最不利工况下，上游来水通过束窄河床下泄，此时按束窄河床进行泄流能力水力计算，计算上游河道产生的水位壅高，从而计算上游围堰堰前水位。根据施工时10年一遇导流流量148 m3/s和现场条件，用迭代法试算水位壅高值。经计算，上游围堰堰前水位为2.009 m；10年一遇潮水位为2.399 m，故本工程上游围堰挡水位按2.399 m设防。经计算，围堰顶高程为3.499 m。

1.3 锁扣钢管桩布置及结构设计

根据引黄济青倒虹所在河道地形条件，先利用锁扣钢管桩围封小清河河槽左侧，利用束窄的右侧河床下泄上游来水，二期围封小清河河槽右侧，利用河床左侧下泄上游来水。

引黄济青倒虹锁扣钢管桩一期围封左侧倒虹部分，总长为184.92 m，其中上、下游横向各长为82.8 m，纵向长为19.32 m。二期围封右侧倒虹部分，总长为147.08 m，其中上、下游横向各长为63.88 m，纵向长为19.32 m，施工右侧部分倒虹。锁扣钢管桩断面如图1所示。

图1 锁扣钢管桩围封断面图

河床内围封采用锁扣钢管桩，单根钢管桩长24.0 m，入土深度为7.8 m，共计488根，总长11 712 m，两侧设置锁扣连接。内部共设置两层支撑，一层采用C20混凝土封底，厚度为0.5 m。第一层支撑由458H型钢和Ф630钢管桩组成，第二层支撑由双拼400 H型钢和Ф630钢管桩组成，横撑之间增加斜撑,确保围封后基坑的稳定。

1.4 锁扣钢管桩施工

1）锁扣钢管桩打、拔。锁扣钢管桩围封主要打拔设备为DZ-90振拔器、吊装设备为75 t履带吊，二者配合施工。

2）钢管桩加固。在确保安全的前提下，基坑支撑的施工与基坑内泥面的下降按“先支撑后降水开挖或吸泥，分层支撑分层降水开挖或吸泥”的原则进行基坑施工，根据观测基坑变化情况，需要及时对钢管桩进行加固处理。同时为了防止钢管桩纵、横向支撑变形，需对纵、横向支撑的四角采用围檀钢管固定。

3）施工工艺流程。钢管桩打入施工工艺：测量放样→安装导向架→插打桩、焊接→围封合拢→钢管桩堵漏→安装围封内支撑→C20混凝土封底→倒虹施工→拔除锁扣钢管桩→完工场地清理。

2 结语

引黄济青倒虹主体工程的顺利完成，充分论证了锁扣钢管桩结构型式可同时满足围堰挡水、深基坑支护的稳定要求，很好地解决水文地质条件复杂、基坑开挖深度大、工作面小、土侧压力大等不利于工程施工的不良基础条件的问题，具有结构稳定性好、可重复周转使用等特点，可为今后类似工况条件的相关工程提供一定的技术支撑。