广州江新联围挡潮闸钢板桩围堰施工技术分析

付 鹏，孙 羽，宋永军

广州江新联围挡潮闸钢板桩围堰施工技术分析

付 鹏1，孙 羽2，宋永军2

（1.广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510000；2.华北水利水电大学水利学院，河南 郑州 450011）

根据广州江新联围大洞口水闸工程条件，探讨了钢板桩围堰结构设计、施工技术、施工工艺流程，关键施工技术环节和拔桩技术，制订了控制围堰施工质量的管理措施。

广州；江新联围；挡潮闸；钢板桩围堰；施工技术；质量控制

1 工程概况

江新联围工程位于广东省珠江三角洲西部江门市和新会市辖区内，是将原来的天河、礼东、礼西、睦洲、梅大、龙泉、白舟、环城、三江、三联围、会城等11个中小型堤围联成的大联围。它是珠江三角洲五大重点堤围之一，也是广东省十大堤围之一，其主要任务是防洪、防潮和治涝。按江新联围防洪、防潮总体布局要求，在联围下游新建龙泉、三江口、大洞口和会城河口4座挡潮闸。挡潮闸的建成，可以大大减轻江新联围防御台风暴潮的压力，确保江新联围内人民生命财产的安全［1］。

江新联围大洞口水闸的任务是以挡潮为主，兼顾排涝、泄洪、通航，它包括8孔常规水闸和2孔通航闸，常规水闸单孔净宽为16m，通航闸单孔净宽为55 m，通航孔级别为Ⅲ级，工程等级为大（二）型。该闸原设计施工导流为明渠导流，导流围堰为土石围堰。但是，工程查勘表明，该地区地质条件差、淤泥层厚、承载力低、涨落潮频繁且落差大。若采用土石围堰，在围堰土方填筑过程中，容易发生沉陷和滑移；在基坑施工过程中，存在很大安全隐患。同时，土石围堰施工土方用量很大，大面积土方开挖对工程周边生态环境会产生严重的破坏。因此，很有必要对围堰结构形式、施工方法进行优化［2］。优化后，导流围堰采用新型的钢板桩+钢管桩+局部堆填模袋沙的轻型围堰。这样的围堰结构形式可以比较好的解决地质条件差、淤泥层厚、承载力低等问题［3］。笔者结合工程实践，探讨了钢板桩围堰的施工技术与质量管理措施，以期为类似水利工程的施工设计提供参考。

2 挡潮闸钢板桩围堰结构设计

大洞口水闸施工导流为明渠导流，导流围堰为钢板桩+钢管桩+局部堆填模袋沙的轻型围堰，实现沿河段横向全断面截流围护。上、下游围堰按照河床深度的不同，采用模袋沙堤、A型、B型3种支护形式，围堰平面布置如图1所示。

河床底高程高于-1m范围内，用模袋沙堤截流围堰。河床底高程介于-2.5～-1.0m的范围，用A型支护，具体采用FSPIII钢板桩进行支护，桩长9m，桩顶高程为4.0m。为了提高钢板桩墙的稳定性，在钢板桩两侧淤泥层上充填一定厚度的模袋沙。河床底低于-2.5m的区域，用B型支护，具体采用FSPIII钢板桩进行支护，桩长为18m，桩顶高程为4.0m。为提高钢板桩墙的稳定性，将钢板桩附近一定范围内的淤泥置换为沙，并在其上铺设1～2m厚的模袋沙。B型支护的围檩由2根I32a的工字钢拼合而成，内撑由2根I22a的工字钢拼合而成，间距为4m。在坑内，距离钢板桩8m插打直径600mm、壁厚10mm的钢管桩，钢管桩穿过淤泥层进入沙层不少于1m。将钢板桩的内支撑撑于钢管桩-4.5m处，并在同一高程处沿围堰方向布设一道40a的槽钢，以增强钢管桩的抗力。槽钢长12m，接头应避开钢管桩，设在两根钢管桩中间。同时，为提高A、B型支护的整体安全度和稳定性，钢板桩桩墙中每隔20m加设一根直径600mm、壁厚10mm的钢管桩，其与钢板桩连成整体，且桩底穿过淤泥层进入沙层不少于1m。

3 挡潮闸钢板桩围堰施工技术

按照时间顺序，大洞口水闸工程钢板桩围堰施工主要分为前期准备，施工放线与钢板桩施打3个部分［4］。

图1 挡潮闸围堰平面布置示意图Fig.1 Floodgate cofferdam p lane layout

3.1 施工准备工作

（1）对拟进入施工现场的施工作业船、机械设备、运输车辆进行全面的检查及保养，确保其能够安全、正常运行。（2）对进场的钢板桩进行验收，剔除有锁口变形、锈蚀严重的所谓拉森桩；若钢板桩发生弯曲变形，用油压千斤顶或火崐烘的方法进行矫正，达到要求后，方可使用。（3）为了有利于钢结构的施工，在施工区布置好工程材料的进退场及施工所需的临时道路。（4）将施工用电驳接点布置到施工现场岸边，配备足够的电缆，并将其连接到施工作业船上，完善施工安全防护措施。

3.2 施工测量放线工作

按设计要求进行围堰钢板桩、钢管桩等轴线测量放样，做好定位标记，并定时复核。经检查无误后，方可进行下道程序施工。为保证钢板桩的施工垂直度，在打桩过程中，必须用两台经纬仪在两个方向进行动态观测。

3.3 钢板桩施打

3.3.1 钢板桩施工定位

（1）将施工区域控制点标明，并校对无误后，对控制点标记进行有效保护。（2）开始打入钢板桩时，采用测量仪器精准定位。（3）为了起到样板的作用，第一、二块钢板桩的打设位置和方向要确保精度。（4）每完成3m，测量校正1次，确保在同一直线上。3.3.2 钢板桩打入施工

从上游围堰中间开始打入第一片钢板桩，然后逐步向两边插打。每根钢板桩施打完毕后，即与前一根局部段焊接固定。具体施工工艺为：（1）作业船停在打桩点附近，先挂上振动锤，再升高，理顺油管及电缆。（2）准备完毕后，锤下降，打开液压口，拉一根桩至打桩锤下，锁口抹上润滑油，起锤。（3）当钢板桩尖离开水面30 cm时，停止上升。锤下降，使桩至夹口中，开动液压机，夹紧桩。上升锤与桩，至打桩地点。（4）对准桩与定位桩的锁口，锤下降，依靠锤与桩的自重压桩至淤泥以下，直到不能下降为止。（5）试开打桩锤30 s左右，停止振动，利用锤惯性打桩至坚实土层。（6）开动振动锤打桩下降，控制打桩锤下降的速度，尽可能使桩保持竖直，以便锁口能顺利咬合，提高止水能力。（7）钢板桩离设计高度40 cm时，停止振动。这时，振动锤会因惯性继续转动一定时间，使打桩至设计高度。（8）松开液压夹口，锤上升，打下一根桩。

4 围堰合拢技术

截流的关键是合拢，为保证龙口合拢顺利，应采用以下措施。

（1）加强水文观测，掌握水道朝夕水位变化的基本规律，为龙口截流施工提供准确可靠的水文数据。

（2）根据水位变化规律，龙口截流选择在平潮期进行。施工时，必须保证足够的材料供应量及施工设备、施工人员的投入。为了加快施工进度及降低截流的难度，要保证足够的截流施工强度，确保龙口合龙一次性完成。

（3）新建水闸基础为淤泥地质，随着钢板桩围堰的进一步施工，河道过水断面愈来愈窄，水流愈来愈急，对河床冲刷也愈来愈严重。为了减小龙口段基底的冲刷，应对龙口段预先铺设模袋沙进行护底。护底厚度为0.5m，左右宽为30m，上下长为22m。

（4）围堰截流施工前，须保证导流明渠及上下游引渠通畅无阻。

（5）做出应急预案，必要时利用已施工完成的钢板桩进行分流，即降低河床段部分已完成的钢板桩桩顶高程，使其形成缺口，与导流明渠共同泄流。截流完成后，再提高钢板桩的高程。

（6）预备2 000m3石粉，若平潮期末还未完全合龙，可以吹填石粉合龙，加快龙口施工进度，确保龙口一次性合龙成功。

5 钢板桩施工质量控制及保障措施

5.1 钢板桩施工质量控制标准

（1）钢板桩施打过程中，沉桩要连续，不允许出现不连锁现象。桩顶达到设计高程时，桩底高程误差控制在10 cm左右。桩的平面位移控制在15 cm以内。

（2）钢板轴线偏差控制±10 cm以内，垂直度控制在2%以内，偏斜度不宜超过2%。

5.2 钢板桩施工质量保障措施

（1）钢板桩、槽钢等材料送到现场后，应及时检查、分类、编号。

（2）施工过程中，严格控制钢板桩打入深度，使其不小于设计要求。钢板桩振动插打到小于设计标高40 cm时，小心施工，防止超深发生。

（3）在施工过程中，按设计要求进行钢板桩、钢管桩等轴线测量放样，做好标记，并定时复核。经检查无误后，方可进行下道程序施工。为了控制钢板桩的轴线偏差，在2根定位钢板桩上焊接工字钢，以此作为牛腿。利用全站仪在牛腿上定出轴线位置，并在牛腿轴线点上焊接型钢，进行施工导向控制。导向桩打好之后，用槽钢焊接牢固，确保导向桩不晃动，从而提高打桩时的精确度。

（4）为保证钢板桩的垂直度，利用全站仪进行测量定位，并及时施插φ600＠20000钢管桩，使之与钢板桩焊接牢固，以提高钢板桩的刚度及稳定性。

（5）钢板桩打入之前，必须在锁口内涂抹黄油、锯末等混合物。当锁口漏水时，用棉絮等在内侧嵌塞，外侧包裹一层防水彩条布，起到防水和减小水压力的双重效果。抽水时，在外侧漏缝处撒大量木屑或谷糠和炉渣的混合物，使其由水夹带至漏水处自行堵塞。在桩脚漏水处，采用局部混凝土封底等措施。对于严重漏水，进行堵漏困难时，可以在钢板桩外侧补打木桩围堰。木桩围堰内侧铺设彩条布，在彩条布与钢板桩围堰间填筑黏土，进行封堵。

（6）在施工过程中，当钢板桩由于两端受力状态不均匀而出现偏斜时，应及时采用手动葫芦牵拉校正，减小偏斜。当偏斜过大时，必须拔起重打。

（7）在施工过程中，相邻钢板桩需焊接牢固，避免施插中的钢板桩引起相邻钢板桩下沉。此外，还应及时施插φ600＠20000钢管桩，控制钢板桩沉降。钢管桩入沙层不少于1m。根据江新联围水闸工程地质钻探资料，钢管桩底高程约为-29.2m，顶高程在围檩底下约为0.8m，沉降钢管桩长度30m。

（8）为防止锁口中心线平面位移，在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。

（9）在使用拼接接长的钢板桩时，钢板桩的拼接接头不能在围堰的同一断面上，相邻桩的接头上下错开至少2m。在组拼钢板桩时，要预先配桩。在运输、存放时，按插桩顺序堆码。插桩时，则按规定顺序吊插［5］。

（10）每根钢板桩施打完毕后，即与之前已打好的钢板桩在接口处焊接。打完钢板桩后，必须进行钢板桩围堰内的止水处理。

6 结语

根据施工环境特点，江新联围大洞口水闸工程采用用新型的钢板桩+钢管桩+局部堆填模袋沙的轻型围堰形式，形成的围堰整体性好、防水性好、承载力强、施工环保，可有效保护土地资源，取得了良好的经济效益。

［1］张翠利，孙燕，孟宪刚.钢板桩围堰的设计与施工［J］.公路交通技术，2004：66-68.

［2］瞿洪海，张志刚.204国道泰东河大桥钢板桩围堰施工［J］.城市道桥与防洪，2009：107-110.

［3］李永军.对钢板桩围堰施工方法的探讨 ［J］.今日科苑，2008：142-142.

［4］李家峰，李敏杰.对钢板桩围堰施工方法的探讨［J］.科技资讯，2006：65-65.

［5］段金辉.钢板桩围堰施工工艺及质量控制［J］.山西建筑，2008：318-319.

[责任编辑 杨明庆]

TV147

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1008-486X（2015）03-0014-03

2015-01-18

河南省教育厅科学技术研究重点项目：基于三角翼的大扩散段水流调控机理与平顺衔接方法（13A510702）。

付 鹏（1989-），男，河南开封人，助理工程师，主要从事水利工程施工及工程管理工作。