围堰钢板桩施工技术在水利工程中的应用

摘要：近年来，我国水利工程基础设施建设发展迅速，质量总体水平有所提高，但质量问题仍然不少，质量事故时有发生。这里有监管方面的因素，也有施工技术层面的原因。文章着重从水利工程中围堰钢板桩施工技术入手，详尽分析了施工过程，对可能存在安全隐患的环节做重点论述，供广大同仁参考。

关键词：水利工程围堰施工质量控制措施研究

近年来，由于国家经济发展的需要，大量的中小型水利工程正在兴建和准备兴建。这些工程的兴建对拉动内需、加速地方经济发展起到重要作用。但是我们应当看到，尽管当前水利工程质量总体水平有所提高，但质量问题仍然不少，质量事故时有发生。这里有监管方面的因素，也有施工技术层面的原因。如何采取有效措施，提高水利工程施工技术水平，是当前重要课题之一。本文从工程实例出发，对水利工程中围堰钢板桩施工技术做较为详尽的阐述。

一、 工程概况

某水利枢纽工程的钢便桥由四座桥跨为34m、宽9.7m节制闸和一座14.8m×16m南涵首及三孔4.2m×4.2m长222.88m地涵等主体建筑物组成，节制闸采用钢箱梁结构，箱梁高约1.7m，箱梁下设有1m厚钢筋混凝土桥台。桥台下有0.5m厚的钢筋混凝土底板，1m厚碎石垫层及1.6m厚粗砂垫层。工程围堰施工,围堰全长8288m,采用钢管桩纵向围堰和木桩横向围堰截流方式。本工程具有防洪、排涝、航运及调水改善城市水环境等综合功能。

二、 钢板桩围堰施工设计

本工程采用日本产拉森IV型钢板桩。规格： 400mm×170mm×15. 5mm，长度L=12m~16m；钢板桩的自重： 76. 1kg/m；惯性矩：38600cm4/m；截面抵抗矩： 2270cm3/m。钢板桩纵向围堰全长220m,根据基础开挖深度，在节制闸82m范围段和穿运顶管工作井42m范围段打双排10m长钢板桩(桩入土深8m,外露2m；其余138m范围段打双排8m长钢板桩(桩入土深度6m,外露2m)。围堰横断面布设为双排钢板桩,间距6m。两排钢板桩之间采用 114，t=5mm钢管连接,在高程5.05m处分别加焊[25a槽钢作围檩。堰体填筑填土,子堰迎水及背水坡码放袋装土。

三、 围堰施工

（一）围堰施工要求及注意事项

1、围堰施工可按下列施工顺序进行：（1）整理、加固木桩；（2）设置防水彩条布；（3）叠合围堰砂包。

2、施工注意事项

（1）整理、加固木桩作业：做好细致的检查工作，对那些不规则，有松动的木桩要进行重打；在木桩里口施工横向梁，横向梁可为木材或钢管，若木桩与横向梁之间有较大空隙，要用木头填充连接好木桩与横向梁。若木桩稳定性不足，还可在木桩内侧加斜撑。

（2）设置防水彩条布作业：防水彩条布要进入河底淤泥50cm，并做弯头；与河堤挡土墙要充分搭接，为保障有好的止水效果，可将河堤挡土墙拆除部分，将防水彩条布伸入挡土墙后隔水效果好的土层内。

（3）叠合砂包作业：砂包要互相咬合，高出水面50cm，其中围堰上口砂包堆积宽度不少于2m，下口宽度不少于3.5m。

另外结合本工程实际情况，钢板桩堰内粘土填筑采用水上抛填法，把粘土抛入水中自然沉降、饱和并固结,形成粘土心墙。在围堰迎水侧按5m间距打设防护木桩,中间采用横木连接。施工期间每天对围堰进行巡视,定期变形监测,发现异常情况及时处理。

（二）钢板桩施工方法及施工注意事项

1、打桩锤的选择

钢板桩能否顺利打入设计高程,与土质类别、钢板桩型号及打桩机械性能直接相关。根据上述底层情况和底层的主要参数，本工程采用电动振动打桩锤沉桩方式。通过有关计算10m长钢板桩应选DZ60型振动锤。钢板桩的施打以5min左右完成桩的打入为宜。若超过15min以上时,易使振动锤的动力装置发热以致烧坏,此时应考虑选用更大功率的振动锤。

2、打桩设备

本工程采用水上打桩作业。打桩设备为:打桩船两艘,把杆起吊高度25~30m;300t级运桩船两艘;用于导向板焊接、围檩安装及水上交通的小型平头船两只; 45kW振动打桩锤2副, 60kW和90kW振动锤各一付。

3、钢板桩施工顺序

工程放线定位钢板桩定位安装导向钢围檩打设钢板桩拆除钢围檩安装支撑装置挖土底板施工拆底层支撑箱涵施工完成后回填土拆除支撑装置拔除钢板桩。

4、钢板桩施工要求

①隔一定距离设置导向桩（导向桩可使用钢管桩），在加工设置导向槽作为打插钢板桩时控制轴线。②单桩逐根连续施打，桩顶高程不宜相差太大，起吊时需人工扶正就位，并使用桩帽。③钢板桩偏斜，将钢板桩往上拔l.0m～2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，纠正钢板桩的倾斜。④钢板桩采用拉森IV型，对撑采用 114钢管，钢管中空心部分需用水泥砂浆填充。

5、钢板桩施打

钢板桩打入法有单根打入法和屏风打入法。本工程钢板桩围堰两端接木桩围堰,板桩自身无需合龙,故采用单根打入法。这种施工方法速度快,可一次性将单根桩打入设计高程。施工时先打桩的定位,每隔10m打一根定位桩,桩顶高程2. 0m,定位桩之间焊槽钢连接。定位桩作为钢板桩施打过程中导向装置及高程控制标志。钢板桩施打时须测量定位,铅垂度控制在1%以内为宜。

四、 钢板桩围堰施工中的问题及措施

1、桩的相互带动

施工中,当遇到地层变化或不明障碍物时,钢板桩阻力增加,并带动相邻钢板桩。其处理措施有：

(1)把相邻板桩焊牢在围檩上；(2)数根板桩用型钢连在一起；(3)在连接口上涂黄油等油脂,以减少阻力；(4)分次将板桩打到设计高程，采用屏风法施打。

2、钢板桩向前进方向倾斜

由于钢板桩连接锁口处的阻力大于板桩周围的土体阻力，从而在钢板桩前进方向形成了不均衡力,使钢板桩向前进方向倾斜。施打中可采用钢丝绳将钢板桩反向拉住后再打桩;当倾斜角大于2%时,可施打楔形钢板桩(异型桩)达到纠偏目的。

3、施工中桩的扭转

由于钢板桩锁口是铰接的，在下插和锤击作用下会产生位移和扭转，并牵动相邻已打入钢板桩的位置，使中心轴线成为折线形。预防措施：

（1）在打桩行进方向用卡板锁住钢板桩的前锁口；（2）在钢板桩与围檩之间的两边空隙内，制止钢板桩在下沉过程中的转动；（3）在两块钢板桩锁口扣搭处的两边，用垫铁填实；（4）桩身扭转严重时，可将扭转部分的钢板桩拔出，采用上述预防扭转的措施之后，重新打桩。

五、 结束语

中小型水利枢纽工程所包含的项目与专业和大型水利枢纽建设工程项目几乎是相等的。所不同的仅是标准、规模不同而已。大型的水利枢纽工程由于工程量大往往采用大型水利水电施工企业，这些企业都具备历史悠久、人才众多、工种齐全、施工技术和装备较先进、施工资质和资信等级较高、施工质量和社会信誉较好、施工经验丰富等优势的特点，所以往往大型的水利枢纽工程的施工质量能得到保证。而中小型水利枢纽工程的工程量却小得多，这样在实际工程中很多都是采用改用简化的办法，由非专业队伍来施工，造成中小型水利枢纽工程施工质量不达标，这些现象在实际工作中要引起重视，并给予足够的重视。