谈渠道钢板桩导流工程施工方案

曾志刚

【摘要】雷州青年运河灌区由于灌区原设计标准低、配套设施不完善、管理手段落后、工程维护资金严重不足等，经过近 50年的运行，工程设施老化损坏、渠道渗漏严重、险情不断，工程效益逐年衰减。文章就此制定了渠道钢板桩渠道钢板施工的方案，针对性地提出一定的观点，希望有参考作用。

【关键词】运河灌区 渠道钢板 渠道钢板 施工方案

一、工程概况

雷州青年运河灌区建成于1960年，原设计灌溉面积为 200万亩，是全国重点大型灌区之一。该灌区工程由运河部分（包括主运河、四联河、东海河、西海河、东运河、西运河）、灌溉流量1m3/s及以上的干、支渠道和灌溉流量1m3/s以下支、斗、农、毛等工程组成。由于灌区原设计标准低、配套设施不完善、管理手段落后、工程维护资金严重不足等，经过近 50年的运行，工程设施老化损坏、渠道渗漏严重、险情不断，工程效益逐年衰减，目前实际灌溉面积已降低到 100.1万亩。

雷州青年运河主河全长78.073km ，设计流量为110m3/s，渠道及主要建筑物级 别为 2 级，主要承担廉江市区、遂溪县城、湛江市赤坎区、麻章区及霞山区生活、工业用水供水及农业灌溉任务。

根据施工计划，本次主河加固改造段长10km ，按照施工期间不停水的原则，进行渠道防渗等工程施工，必须施工导流。

二、围堰设计方案

该段渠底宽为17～26m，为满足沿途供水任务，施工期间水深控制在1.8～2.0m。本施工导流方案有两个，1、为土包围堰：土包围堰可利用附近土料，施工技术简单，工程造价低，但施工机械化低，施工时间较长，土包周转利用率低，工程工作面窄，而且封水效果不够理想，还会造成渠底淤积。2、钢板桩围堰：钢板桩材料一次性投入前期费用高，占用流动资金多，但钢板桩周转率高，施工方便、快捷，工程工作面大，效益高，后期回收价值大。经过对上述两方案进行技术经济分析论证后，决定采用钢板桩围堰的方式，根据施工计划，本段分2个作业班组，按每段300米循环搭接，分期分段流水作业。

一）钢板桩的选用

根据渠道地质特点，结合钢板桩的特性、施工方法等方面考虑，拟选用拉森Ⅲ型钢板桩，拉森Ⅲ型钢板桩宽度适中，抗弯性能好，其主要技术参数为：宽B=40cm，厚W=15.5cm，高H=17cm，g=76.1kg/m，钢板桩入土深度计算如下：

根据公式：Ksiγw=Ksh/（h1+h2）*γw≤γb

Ks：安全系数，取1.8 γw：水的密度，取9.8KN/m3 γb：土在水中的密度，取18.5-9.8=8.7KN/m3 i：水力梯度，等于h/（h1+h2）， h取2m，i=4.3/（0.3+2h1）。 得出h1=2.5m，考虑到围堰安全超高0.5米，则渠道以上钢板桩长度不少于2.5米，另外，依地质资料及作业条件，现在水深2m决定选用钢板桩长度6m长，要求钢板桩入土深度达桩长0.5倍以上即2.5～3米，因此，每300米渠道施工投入的钢板桩工程量较大，达约800根，重量365t。

二）打桩设备

钢板桩打拔桩机为挖掘机（KATO1250）加振动锤改装而成，振动锤为曰本产NPK-HP-7SXB型，激振力200kN。 因运河河面较宽，且在渠道中心施工，所以需要设置水上施工浮台进行钢板桩围堰施工。

三）钢板桩围堰施工

1、前期准备工作

（1）按設计进行进场道路修整，保证打桩所需的机械、材料能满足施工要求；

（2）在渠道架设施工浮台，用缆绳将浮台固定，并设置牵引滑轮，便于对浮台进行牵拉控制，及时调整打桩机工作覆盖范围。

2、围堰施工

（1）采用的钢板桩挺直，严禁使用钢度差、变形或开裂的钢板桩，单桩逐根打入，钢板桩联接间应咬口紧密，垂直入土，打桩时由测量人员按渠道走向定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线。

（2）准备桩帽及送桩：打桩时必须安装桩帽，以免桩顶破坏，打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。

（3）单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大；

（4）为确保板桩成墙不因水压力造成倾覆，每间隔20米宜设置一斜撑。

3、钢板桩的施工中遇到的问题及处理：

由于河床地质结构复杂，钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常采用如下几点办法解决：

（1）桩过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。

（2）钢板桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m～2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。

（3）钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。

（4）在基础较软处，有时发生施工当时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。

四）基坑排水

钢板桩围堰完成后，为使主体工程能在干地施工，即可进行基坑排水，基坑排水分初期排水和经常性排水。

1、初期排水

初期排水要来源于基坑内积水、堰基的渗水、降雨汇水等。初期排水流量根据地质情况、工程等级、工期长短及施工条件等因素，并参考实际工程经验按下式确定：

Q=ηV/T 式中：Q-初期排水流量m3/s；

V-基坑的积水体积m3，本工程中V=（22+13）×6×0.5×300=31500m3

T-初期排水时间s，本工程中s=5×24×3600=432000s；

η-经验系数，一般取3～6，当覆盖层厚，渗透系数大时取上限本工程取3。

本工程进行初期排水时根据现场实际情况，按上式计算初期排水流量Q=0.22m3/s=792m3/h。

排水设备选用250HW-12A型蜗壳式混流泵，额定流量600m3/h，按84%出力计算，实际流量取504m3/h，扬程12.5m，额定功率30kW。根据下式计算水泵数量：

n=1.3kQ/π 其中：n—水泵数量； k—备用系数，本工程取1.20； Q—排水流量，本工程为792m3/h；π—单机排水流量，取504m3/h。 经过计算n=2.4，取2台。

在初期排水期间，控制水位下降速度，并对堰体边坡进行严密监测，防止由于外侧水位下降过快造成堰体边坡因渗透压力过大失稳、滑坡。

2、经常性排水

由于初期排水后基坑内、外水位差大，因此渗流大，另外在施工过程中将产生部分施工废水，以及施工程中遇到长时间降雨，这些都导致了基坑在施工过程中存在经常性排水的需要，本工程经常性排水主要以明沟配集水井进行，同时在集水井内铺设反滤层，安放水泵，通过水泵将井内的水排至基坑外侧，保证工程施工顺利进行。

五）围堰挡水效果

基坑排水后，可观察围堰挡水止水，若钢板桩围堰内表面基本没有漏水，只有少数较残旧的钢板桩由于接头不紧密导致一些漏水；基坑内也没有出现渗漏、管涌等现象，说明钢板桩围堰是满足工程施工要求。

六）变形观测

在围堰挡水期间，由于内、外水壓力差的存在，必然对钢板桩围堰产生侧压力，为确保工程安全，必须定期对钢板桩顶的位移进行观测，如果发现桩顶向基坑内的偏移量稳定在2～10cm之间，说明堰体是稳定的，若偏移量超过设计值，必须对转围堰进行支撑，防止出现倾覆，导致安全与质量事故的出现。

七）拔桩

渠底板施工完成后就可拔桩，拔桩亦是在浮台上进行，先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化” ，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，显获动1min～2min后再往下锤0.5m～1.0m再往上振拔，如此反复可将桩拔出来。同时注意不能因拔桩而损坏已完成的混凝土工程。已拔出的钢板桩经修理后可投入下一轮施工中循环使用。

八）施工总结

目前该段工程已基本完成，经质量检测，全部达到设计要求。钢板桩围堰在本段渠道施工中，发挥了重要的作用：钢板桩强度高，容易打入坚硬的土层，能按需组成各种外形的围堰，并可多次周转使用；同时围堰挡水效果好，且不需进行经常性维护，施工方便、快捷，机械化程度高，围堰占基坑比例小，工程施工工作面大，进度快，效益高；另外，围堰拆除方便，不会出现因拆除围堰而淤积渠道。