无覆盖层深水河道钢板桩围堰施工方法

周跃林

湖南百舸水利建设股份有限公司   410007

摘要：近年来，河湖水利建设进入快速发展时期，施工技术也在不断创新，特别是在众多江、河深水且无覆盖层的河床基础施工方面，对围堰制作技术要求尤为特殊。以长沙市中山路消防取水码头施工围堰为例，介绍钢板桩围堰在深水河道中的设计和应用，为今后类似深水基础钢板桩围堰的施工和发展提供一定的参考依据。

关键词：深水河道；无覆盖层；钢板桩；围堰

1. 围堰工程概况

中山路消防取水码头位于长沙市湘江综合枢纽上游，主要用途为战备消防取水。该区域平均水位28.5m，靠河道中间方向平均水深9.2米，河床为砂岩质，强度达60兆帕，钢板桩无法打入。工程主要任务是将原来的码头加宽并顺延100m，为创造干地施工条件。围堰挡水水位30.01m,坝顶高程31.00m，轴线长度238.57m，其中双排钢板桩复合结构长651m，使用Ⅳ型拉森钢板桩，最大桩长为12m。围堰与老河堤之间间隙采用砂编织袋进行衔接闭合。如图1所示。

图1中山路消防取水码头围堰平面图

2. 施工工艺及技术措施

   1. 围堰施工流程及工艺

地形复测→水下清理→打桩基及吊车上船→钢板桩围堰钢结构体制作→堰体内河沙回填→内外侧碎石回填→变形位移监测

1. 2. 围堰体系施工

      1. 钢板桩导向稳定架施工

因河床常年受河水冲刷，靠航道侧大部分区域无覆盖层，且钢板桩无法在高强度的砂岩上稳固，所以在围堰体系建立前，必须设置导向稳定架。导向稳定架根据其功能分两个部分，堰体内稳定架和导向型钢。单个稳定架采用四根Ø630mm螺旋管作支腿，单排横向连接，对角用Ø300mm螺旋管作斜撑，形成稳定结构。导向架采用36B型钢首尾相连依附在稳定架两侧（如图2）。螺旋管的大小可根据围堰规模确定。

图2 导向架施工示意图

2.2.2 钢板桩插打

钢板桩插打前，为确保承插顺利，先将钢板桩前段清洗干净，并涂抹黄油。钢板桩插打时应保证其定位精准、桩身垂直，若桩身存在倾斜，则对后续的危害深远。为了确保每一片钢板桩插打准确，第一片钢板桩是插打的关键，第一片钢板桩位置选择在上游角点位置，插打前在导向围楞上设置限位装制，大小比钢板桩每边放大1cm，插打时，钢板桩桩背紧靠导向架，振动下插时在相互垂直的两个方向用锤球进行观测，以确保钢板桩插正、插直。在通过垂直度检测之后，确定第一片钢板桩插打合格，然后以第一根钢板桩为基准，再向下游方向插打剩余钢板桩到设计位置，整个施工过程中，要用锤球始终控制每片桩的垂直度，当桩身产生倾斜时应及时调整。钢板桩组桩插打时，组桩的嵌缝用油灰及旧棉絮以钝凿嵌塞。以减少插打时的摩阻力，并加强防渗能力。

2.2.3围楞、拉结系统施工

双层钢板桩施打完成后，需在钢板桩外侧焊接双拼36B型工字钢作围檩，围檩分上下两层,双排钢板桩围堰在+29.5m标高处及原地面处以上1.5m处各设置一道围檩，同时采用直径32mm精轧螺纹钢对拉，具体布置位置及形式如表2所示。然后每隔特定间距设置一道Φ32mm精轧螺纹钢拉杆做对拉，防止填砂施工时板桩内侧压力过大，使钢板桩有过大的变形。

表2 围檩设置

拉结系统施工是整个围堰体系稳定性及结构安全的关键工序，下层拉结系统施工处于水面以下，且对拉精轧螺纹钢需穿过两层钢板桩，所以需要潜水员的进行水下切割，水下对穿，水下锁紧螺母紧固，且精轧螺纹钢对穿必须在双拼工字钢的夹缝中间。精轧螺纹钢拉结需采用分配梁型钢+垫板+双螺帽的方式拉结于围楞型钢上，严禁只设置垫板的拉结方式；为保证填砂时整个围堰结构的安全，需为潜水员配备加力杆扳手对拉杆进行预紧。对于围楞转角位置围楞需设置斜向拉杆进行拉结，保证转角位置围楞钢板桩连接强度。对于钢板桩上过大的拉杆孔缝隙，潜水员需及时利用锚固用袋状微膨水泥条进行封堵。

中山路消防取水码头拉结示意图1 中山路消防取水码头拉结示意图2

3.填砂施工

双排钢板桩围堰结构填砂前，为一松散结构，在施工期可能出现的波浪力、水流力、施工船只撞击等荷载的作用下，极易产生变形甚至倾覆，所以在双排钢板桩插打完毕后应立即开始并迅速进行内部填砂施工。对于内部填砂作业应按下列顺序及方法进行。

3.1验料

对于围堰内部的填充材料，应尽量采用优质天然粗砂等。

3.2填充

围堰内填料一般采用自带液压抓斗的船舶进行填充。如填料为天然粗砂，则可采用吸扬式挖泥船或管道吹填。为避免围堰内填料各向压力不均及填料流动等原因导致围堰发生倾斜及扭转，填料应从围堰中心处开始，向两侧方向均匀的投入，使之遍布各处，不偏向某一侧。

3.3振实、振平

由于靠单纯投入的方法不能获得充分的密实度，故在围堰填充过程中，要利用振冲法等对填料进行密实。密实结果必须满足规范要求。

围堰填充的顶面标高允许偏差通常为±3~10cm左右，填充完毕后，应人工对表面进行修整，以达到偏差标准。对于坝体水上部分填砂，可以用灌水法进行密实。

4钢板桩围堰监测

为保证基坑在施工期间围堰的稳定与安全，须在围堰体顶部布设相应的监测点来监测围堰整体的形变和位移，方便在堰体形变位移变化超临界值的情况下及时采取应对措施。监测工作的主要流程如下。

4.1围堰形变位移监测点宜布设在围堰体最高的钢板桩或稳定架螺旋管顶部，在围堰轴线方向均匀分布，按每20米一个点的间距布设信号发射器，深水或靠河道中间位置可适当加密。用GPS测出每个点的坐标，并编号列表。

4.2监测的重点为水平位移变化和竖向位移变化。水平和竖向位移的警戒值变化速率为（mm/d）>2 mm，累计值应小于12mm。

4.3当位移值超过正常范围时，发射器将信号传给岸上的基站，基站将通过无线网络将位移数据实时发送到相关管理人员的手机。

4.4当现场采集的监测数据达到警戒值或变化量突然增大等不良情况时，应及时上报至施工单位和监理单位进行处理，并采取相应措施确保基坑安全。

5.结束语

本文以中山路消防取水码头围堰为研究背景，综合提出了深水河道无覆盖层钢板桩围堰施工的系统布置方案，并结合实际的工作状况，验证了该施工方法的安全性和可靠性。通过对中山路消防取水码头围堰进行研究和分析，制定出与之相匹配的施工工艺，以及相应的监测方案，为今后类似的施工提供一定的指导和参考。

参考文献

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