钢板桩临时支护在浍河灌区干梁城区段PCCP管道安装中的应用

刘志鹏

（山西省水利水电工程建设监理公司 山西太原032100）

1 工程概况及特点

浍河灌区位于临汾市南部曲沃县、侯马市境内，地处汾河、浍河三角洲黄土台地，是一个以自流为主的中型灌区。浍河灌区自建成运行60年来，为曲沃、侯马两县市供水达14 亿m3，为当地工农业生产、社会经济发展做出了重要贡献。1987年8月，核定浍河灌区设计灌溉面积0.8 万hm2，有效面积0.6 万hm2。设计流量5.6 m3/s。干渠长33.2 km，支渠10 条，总长44.36 km。其中，过曲沃县城主城区段混凝土预制块衬砌梯形明渠长3.2 km。2017年曲沃县政府为提升城市综合能力，实施了创建全国卫生城市战略，浍河灌区干渠城区绛山路段1.2 km 由明渠改造为DN1800PCCP 管道，工程需开挖深度为渠底以下3 m，宽3.5 m 的管槽。由于渠道穿过城市居民区又受渠底右侧工业供水管道影响，管道沟槽开挖过程中采用了钢板桩临时支护方案，保证了边坡稳定、工程安全。

2 管道安装施工流程

布设施工围挡→清理原渠道与旧砌体→测量→撒灰线→安装导向架→安装定位架→依序插打钢板桩→开挖沟槽→钢板桩横梁、对撑安装→沟槽基础处理→铺设垫层→管道安装→土方回填→拔除钢板桩→桩孔灌砂回填。

3 钢板桩施工的布置要求

3.1 位置要求

钢板桩位置不但要符合设计要求，满足与周边建筑安全距离，还应在沟槽基础外围的边缘留下作业面，以便后续施工的开展。从经济、空间和安全方面考虑，工程采用临时钢板桩支护能满足要求。

3.2 钢板桩的检验、吊装、堆放

1）板桩检验:采取取样检验和外观检验。及时发现锈蚀、变形、端口和锁口破损的明显缺陷的材料，减少打桩过程中出现误工、返工等麻烦。

2）板桩吊运:装卸板桩时，每次起吊的根数不超过规定根数，不应碰撞，轻拿轻放，保护端口和锁口免受损伤。

3）板桩堆放:选择环境干燥，坚实平整地面，便于吊装的空间存放。按照规格、型号、标牌分别堆放，材料底部每隔2 m 安放一根枕木，堆放高度不超2 m。

3.3 打桩前检查

板桩施工前，熟悉环境资料，了解周围建筑物、构筑物、地下设施等情况，提前采取免干扰措施。用灰线标出沟槽开挖线、地下设施和钢板桩位置。逐一检查板桩，剔除变形严重、连接锁口锈蚀、缺损等不符合要求的板桩。

3.4 过程控制

采用屏风式打入法进行板施工时，将10～20 根板桩成排插入导架内，呈屏风状，然后再施打。板桩打设的公差标准如下所示。

在施打过程中，要垂直打入，每根桩的打入斜度不超过2%，当偏斜过大，无法调正时，必须拔起重打。

项目允许偏差:

板桩轴线偏差±5 cm

桩顶标高偏差±5 cm

板桩垂直度偏差1.5%

相邻板桩间紧扣且保证开挖后入土不小于2 m；特别要保证转角板桩稳固与相邻板桩之间结合紧密。若转角板桩短缺或采购不经济，可现场制作或用旧轮胎或其它皮革塞缝等辅助措施密封。

打入桩完成后，检查桩体的闭水性，对漏水处进行焊接、填塞修补。

4 钢板桩支护施工方法

4.1 测量放线

测量放线前，由专业测量人员复核控制桩点，参照设计，找出管线中心线、沟槽边线，用白灰标记。施工时按照沟槽边线施打钢板桩。

4.2 钢板桩施工

4.2.1 施工分段

浍河灌区绛山路段因场地限制需分段局部施工，施工机械320 挖机加振动锤；钢板桩采用桩长6 m 的III 型拉森钢板桩；钢板桩内支撑采用直径Φ300×10的钢管对撑；两边横梁采用14#工字钢，横梁基地2 m处安设。回填土填充距离钢支撑1 m 时且回填土碾压密实度达到93%时拆除钢支撑，回填至与钢板桩持平时拔除钢板桩。以此为准，每150 m 为一个作业段。

4.2.2 施工定位桩

按测量方位放线，测定插入拉森钢板桩位置。采用履带式液压单斗震动打桩机（带夹具），每间隔9 m，打入一根拉森桩定位。

4.2.3 钢板桩偏移、倾斜控制

1）沉桩时吊机将振动箱送到钢板桩堆放处，将钢板桩套入夹桩器夹紧，吊至沉桩位置，垂直插入桩位，检查无误后，启动振动锤沉桩。

2）在振动插入土层时，如遇局部地基坚硬，或遇有孤石可把钢板桩入土端部背厚加强或加强后切割成斜角或斜角，或在钢板桩上涂上油脂减小摩擦。如遇有地下杂物或小石砂块，将板桩振动起拔再插下如此反复多次直至插入至标高为止，施打过程中，注意控制插桩速度，保持悬桩垂直下沉。

3）轴线向倾斜控制，首先检测导向架位置是否出现偏移保证导向架稳固，如果还是无法保证钢板桩偏移可设置双层导向架。发现偏移控制人及时微调打入速度和偏移度。当钢板桩出现偏移外力无法纠偏时，可先测出偏移度数，现场制作直角梯形异形钢板桩进行补充。

4）法向倾斜控制，检测导向桩是否有松动和偏离；检测每个钢板桩端头和桩身有翘曲现象；观察施打过程中，板桩是否与地面垂直，在插打过程中同时对板桩进行前后、左右、振动频率微调。检测地层土质是否有软硬不均匀情况；插桩工程中可利用外力向倾斜方向的反方向施加一定的拉力，可回调板桩的倾斜度数。

5）钢板桩顶高程控制，在钢板桩施打工程中出现施打桩与相邻桩同时下沉现象，这是地下土质软硬不均或相邻桩摩擦加大造成的。在此过程中可2～3 个桩同时间隔施打；先打入桩可预留一定高度，待下个桩与它持平时，同时打入；下沉桩可与前部分打入桩焊接或在下沉桩板面两边焊接撑耳与地面锚固。

5 桩基坑维护

5.1 基础处理

根据地勘资料，基坑开挖后对基础进行取样，用10 t 压路机压平后铺设0.5 m 厚三七灰土进行基础处理。为保证钢板桩稳定，不被机械碰撞变形或移动，影响边坡稳定和供水管道安全，压路机与桩底距离为0.5 m，人工配合打夯机作业。

5.2 基坑排水

此绛山路段改造工程基础开挖后，地下水位较深，不存在排除地下水而施工作业。主要排水是降雨造成的积水，为防止汛期基坑积水软化基底和板桩墙基按施工分段在开挖基础外设置蓄水坑，在基坑内布设2 台100 mm 混流泵，通过管道将雨水抽至临近的城市主排水通道。

5.3 做好钢板桩的防护工作

设置施工警示标识，禁止载重车辆靠近钢板桩墙及碰撞，确保施工安全。

6 管道安装及回填

6.1 下管

下管现场必须有专人指挥，采用起重机、人工配合，轻吊轻放，避免碰触钢板桩及支撑，吊装采用专用吊装带，避免损坏管材和砂砾基础表面。

6.2 管道安装

1）安装前，用润滑脂对承插口槽面进行润滑，清理干净杂物，防止划破橡胶圈造成接头渗漏。承插口对接时，应合理控制安装尺寸，保证接口间隙达到要求值。

2）逐个检查橡胶圈是否完好无损。用润滑脂充分涂刷橡胶圈，保证拉伸均匀，密封良好，绷紧在插口槽内。安装单胶圈管子时，应注意胶圈是否被挤出凹槽。安装双胶圈接PCCP，每安装一节，及时采用压缩空气或水进行接头检验，试验的压力值取0.35 MPa，恒压5 min，压力下降不超0.035 MPa 为合格。

3）采用内拉法，嵌固特制斜撑在已安装好的管子里，平放扁担在管子的端面，用手拉葫芦把扁担和斜撑连在一起，慢慢将管子安装到位。每安装一节管子，及时检验高程和相对转角，发现问题立刻整改。管子安装完毕后，经现场监理工程师检验合格后，进行下一步安装，每天将施工记录交监理工程师。

6.3 土方回填

1）管侧回填:采用粒径小于1 mm 的材料、小于12%的开挖料回填，管基包角为120°。铺筑时分层对称铺填，边铺边检平，并用气式打夯机在垫层面上压实，管两侧压实面最大高差不超过20 cm。黏性土的压实系数不下于0.95，非黏性土的最小相对密度Dr 为0.7。

2）初步回填:采用开挖料回填，大约填至管顶500 mm，回填材料粒径≤50 mm。采用小型压路机或气式打夯机，从槽壁两侧同时开始逐步向管靠近夯实。黏性土的压实系数不小于0.93，非黏性土最小相对密度Dr 为0.65。

3）沟槽带回填:采用开挖料回填，回填材料粒径≤100 mm。黏性土的压实系数不小于0.90，非黏性土最小相对密度Dr 为0.6。

7 钢板桩拔除

基坑回填后，为重复使用板桩，需及时拔除。

7.1 拔桩方法

此绛山路改造工程钢板桩采用振动锤拔桩。

7.2 拔桩时注意事项

1）拔桩起点和顺序:对于封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5 根以上；为防止地下管线或构筑物两侧形成不均匀侧压使管线偏离轴线，管线或构筑物两侧相对的钢板桩应交叉起拔；按沉桩情况确定拔桩起点，拔桩的顺序与插打桩顺序相反进行。

2）振拔:拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1.2～2.0 倍。

3）对与起拔阻力较大的板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15 s，振动锤连续振动不超过5 min，或可先向下施打再向上起拔，如此反复直至拔除。

4）拔除板桩前，应先拆除横梁、支撑等，分离每根板桩。

5）对拔桩后留下的桩孔，及时用回填砂料回填处理。

8 保证钢板桩施工质量的措施

钢板桩虽是临时支护工程，但钢板桩的施工质量直接关系到后续施工安全。为此我们采取以下措施:

1）组织以项目经理为主的施工安全管理机构，从原材料采购到施工现场管理，实行安全、质量、管理责任制，责任到人。

2）开工前召集施工人员进行技术交底，熟悉和掌握施工程序和要点。严格按相关的施工规范和标准施工，钢板桩拼接严密、平顺、锁口相互咬合、支撑加固稳妥，保证钢板垂直，支护好的钢板桩实行三级检查制度，上道工序经监理工程师检查合格后，才能进行下道工序的施工。

9 结论

此绛山路改造工程通过钢板桩临时支护，解决了在狭小施工区域内，因施工开挖深度较大影响民居、工业供水管道以及挖方较深边坡安全的问题。同时加快了施工进度，减少了施工作业成本，保护了民居和现状供水管道的正常运行和安全，起到了良好的效果。