钢管模袋桩在河道整治工程的应用

王业红

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳 110006）

1 工程概况

梧土安溪流域发源于福建省晋江市的高州山，流经苏内、林口、张前、梧土安、山前、湖格、荆山、上郭等村，然后进入石狮市，再经南低干渠、雪上沟，最后由军垦水闸汇入泉州湾。梧土安溪全长12.6 km，流域面积41.0 km2，河道平均坡降3.1‰。泉州市梧土安溪下游河道整治工程河道总长2.92 km，整治起点为晋江富之达工业园区进口附近交通桥下游237.5 m，终点为石狮雪上水闸。河道下游整治工程新建堤防5.41 km，工程防洪标准为20年一遇，堤防工程的级别为4级。

根据河道岸线地形地质条件，沿河地貌及城市建设规划成果、当地建筑材料供应情况等，堤防采用了衡重式浆砌石墙、复合式、斜坡式堤防等多种形式，很好地解决了河道防洪安全问题。但河道局部临岸，现有高层建筑、水厂泵房、供水箱涵、鞋厂厂房等设施，拆迁难度大，为保障现有设施安全，该段堤防建设时须进行重点防护。由于堤线距离建筑物较近（2.0～6.0 m），河道整治方式采用常规的开挖、修建挡墙方案难以实施。经比选，设计方案借鉴基坑围护原理对堤岸进行围护后，再在基坑（河道）内进行清淤疏浚，即围护桩式堤防。

根据地质勘探成果分析，围护桩式堤基地层分布为粉质粘土、淤泥、残积土，淤泥层厚5.8～15.5 m，围护桩式堤防临水侧高约5.0 m。

2 方案比选

根据地质条件（淤泥层厚）及现有设施运行管理要求，结合常规基坑围护形式，重点对方案一“单排钻孔灌注桩+预应力扩孔锚索”及方案二“双排钻孔灌注桩”两种方案进行了比选。

经比较，方案一较方案二投资节省较多（方案一单价约4.4万元/m、方案二单价约6.7万元/m），且占地面积较少；桩顶水平位移小，利于保证周边市政构筑物的安全与稳定。但方案一锚索深入临土侧深度较大，考虑在现有建筑物地基处理资料不详前提下进行锚索施工存在困难，且影响其后期利用与建设，建筑物业主均未同意在其下方施打扩孔锚索。而方案二因堤岸场地极其有限，钢筋笼加工、材料运输、灌注桩施工较为困难，临时拆除设施较多，方案同时存在淤泥钻孔固壁复杂、施工设备及材料运输困难、永久建筑物及临时占地大、投资高、工期长等限制，且难以保证现有设施在施工期间的运行安全，无法有效实施。

鉴于此，针对“双排钻孔灌注桩”方案存在的限制，提出了“单排钢管模袋桩+锚桩”新技术替代方案，该围护形式不仅能够满足方案一和方案二的安全问题，同时能够在狭窄场地有效实施。

“单排钢管模袋桩+锚桩”与“双排桩”比较见表1。

表1 围护桩式堤防技术比较

经比较，“单排钢管模袋桩+锚桩”较“双排钻孔灌注桩”投资节省，永久建筑物占地及临时占地面积少，桩顶水平位移小，利于保证周边构筑物的安全与稳定，同时“单排钢管模袋桩+锚桩”方案充分利用当地石粉资源，施工工艺相对简单，环境影响小。

因此，设计最终选定“单排钢管模袋桩+锚桩方案”方案，见图1。

3 工作原理及优势

钢管模袋桩技术采用钻机造孔、模袋内架设钢管注浆工艺，形成主体钢管模袋桩，桩顶设置圈梁，立面设置斜拉式模袋桩，形成“立体”式受力结构体；同时钢管模袋桩挤压以及控制性灌浆使桩周及桩底淤泥硬化，形成复合结构共同体，解决桩体周围及其底部淤泥的硬化问题，充分发挥承载桩体及其淤泥硬化体的联合作用，提高承载能力，扩大工程应用范围。

钢管模袋桩利用钻机造孔，效率高、适用于不同地层、地质条件；柔性模袋布体跟随灌浆管安装进入孔内，安装简便、快速；采用控制性灌浆，浆液为管道压力输送，设备简单，方便施工。同时模袋桩采用上下通长的灌浆管一次安装到位，分段布置控制性灌浆设施，将所有地下作业转化为地面上作业，方便施工，提高效率。

4 堤防工程布置

“单排钢管模袋桩+锚桩”围护桩式堤防均采用模袋桩结构，其中临空单排桩采用双桩（利于锚固桩布置），双桩间距1.5 m，桩体采用钢管模袋桩，桩径0.4 m，内置管径219 mm无缝钢管（壁厚6 mm）。双桩中间布设1根桩间桩（挡土），桩距1.5 m，桩体采用钢管模袋桩，桩径0.35 m，内置管径50 mm无缝钢管，桩体深入设计河床2.0 m。单排桩前设置1排加固桩，排距0.7 m，加固桩采用钢管模袋桩，桩径0.5 m，内置管径50 mm无缝钢管，桩体深入设计河床5.0 m。单排桩顶钢筋混凝土冠梁高0.8 m，宽0.75 m。单排桩基坑顶部、中部、底部各设一排锚桩，桩距1.5 m，锚桩入射角15°，长6.0 m；桩体采用钢管模袋桩，桩径0.35 m，内置管径50 mm无缝钢管。单排桩临水侧利用底部锚桩底梁作为基础，设置浆砌条石面层。

5 结语

“单排钢管模袋桩+锚桩”方案具有“单排桩+扩孔锚索”方案占地少、桩顶水平位移小的优点，同时锚桩具有深入长度小、对建筑物影响小的特点；且钢管模袋桩具有挤压、固化桩间土及桩周土作用，提高桩周土体刚度，利于结构安全、提高整体稳定、抗倾稳定、抗隆起安全性；模袋桩与斜拉锚桩共同作用形成的复合结构，能够有效减少桩顶水平位移。同时，较“双排桩”投资节省，永久建筑物占地及临时占地面积少，桩顶水平位移小，利于保证周边构筑物的安全与稳定，且能够充分利用当地石粉资源、施工工艺相对简单、环境影响小。

图1 单排钢管模袋桩+锚桩方案

因此，设计采用“单排钢管模袋桩+锚桩方案”在泉州市梧土安溪下游河道整治工程围护结构型式选择中具有很强的适应性，能够解决实际工程施工出现的困难，可供类似河道整治工程中参考使用。

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