钢板桩结构在内河船闸设计中的应用

罗彬，刘淑伟，贾寿良

（1.安徽省交通勘察设计院有限公司，合肥230011；2.安徽省淮南市港航管理局，安徽 淮南232007）

1 工程概况

沙颍河航道汾泉河杨桥船闸扩建工程地处临泉县杨桥镇，距离临泉县城约26km。船闸位于泉河上，杨桥分洪闸、节制闸左侧，上距后韩湾闸36lm，下距阜阳闸54km，级别为Ⅳ级，门槛水深、闸室长度等满足500t 级兼顾1000t 级通航，船闸规模确定为200m×13.0m×3.5m（长×宽×门槛水深），为单线单级船闸。

2 设计变更

2.1 变更原因

变更原因为：

1）船闸原设计采用扶壁式导航墙结构，施工过程中发现：原设计中上游靠船建筑物后方隔离堤与导航墙同样采用了扶壁式挡土墙的结构，由于岸滩宽度较窄，放坡距离不足，挡墙施工前需首先填筑围堰，再进行深基坑开挖。然而由于上游靠船建筑物右侧紧邻主河道，施工过程中发现围堰填筑及基坑降水等施工难度较大，继续采用原方案施工将增加建设成本、延长施工工期，无法按照规定的工期和概算完成工程。

2）从2000 年初开始，江苏省开始积极推动钢板桩在船闸、港口中的应用，至今已建成淮安三线船闸、江阴新夏港船闸等采用钢板桩材料的船闸，积累了大量的设计与施工经验[1]，安徽境内在滁州天长也有成功采用钢板桩方案的码头工程实例，均获得了较好的效果，钢板桩结构相关的设计及施工理论也较为成熟[2]。经建设单位、设计单位、施工单位和监理单位讨论，以及到省内及江苏地区进行实地考察后，提出将上下游导航墙结构由扶壁式挡墙方案替换为钢板桩方案，也可以进一步促进新技术、新材料、新工艺在安徽省水运工程领域的应用。

2.2 变更内容

由于后方开挖空间有限，参考江苏已实施的钢板桩结构应用于永久性船闸工程设计经验，最终确定采用U 型钢板桩加双层土锚的结构形式（见图1）。

3 内力计算

采用理正深基坑7.0 计算软件进行计算，根据计算包络图（见图2）可知：在双层土锚锚碇作用下，钢板桩顶部位移、桩身弯矩和剪力均控制在较理想的范围内，满足作为永久结构使用的条件。

图1 计算典型断面

图2 计算包络图

4 变更后导航墙方案

上游右岸导航墙长度120m，采用双层土锚钢板桩结构；采用冷弯U 型钢板桩，桩长18m，桩顶标高33.2m，桩底标高15.2m，钢板桩后设导梁，导梁为36c-Q345 槽钢。锚固采用双层分散压缩型土锚，锚点高程31.0m、27.5m，锚杆倾角15°，土锚水平间距2.6m，锚杆自由段长度分别为6m 和8m，锚固段长度分别为15m 和19.5m，锚孔直径180mm，锚索分别为4 束和6 束直径为12.7mm 的无黏结钢绞线，注浆体采用水泥砂浆，二次高压劈裂注浆。钢板桩墙顶设混凝土帽梁，宽度为1.2m。

上游左岸导航墙长79.95m,采用双层土锚钢板桩结构；采用冷弯U 型钢板桩，桩长18m，桩顶标高33.2m，桩底标高15.2m，钢板桩后设导梁，导梁为36c-Q345 槽钢。锚固采用双层分散压缩型土锚，锚点高程31m、27.5m，锚杆倾角20°，土锚水平间距2.6m，锚杆自由段长度分别为6m 和8m，锚固段长度分别为15m 和19.5m，锚孔直径180mm，锚索分别为4 束和6 束直径为12.7mm 的无黏结钢绞线，注浆体采用水泥砂浆，二次高压劈裂注浆。钢板桩墙顶设砼帽梁，宽度为1.2m。

下游右岸导航墙长度为100.1m，采用双层土锚钢板桩结构，该结构由钢板桩、导梁、土锚及混凝土帽梁组成。钢板桩为U 型钢板桩，桩长为19m；导梁为2 根25a 槽钢组成的组合结构；锚固采用双层分散压缩型土锚，锚点高程29.5m、26.0m，锚杆倾角15°，土锚水平间距2.6m，锚杆自由段长度分别为6m和8m，锚固段长度分别为9m 和16m，锚孔直径180mm，锚索6 束12.7 无黏结钢绞线，注浆体采用水泥砂浆，二次高压劈裂注浆。钢板桩墙顶设混凝土帽梁，宽度为1.2m。

下游左岸导航墙长度为87.1m，采用双层土锚钢板桩结构，该结构由钢板桩、导梁、土锚及混凝土帽梁组成。钢板桩为U 型钢板桩，桩长为19m；导梁为2 根25a 槽钢组成的组合结构；锚固采用双层分散压缩型土锚，锚点高程29.5m、26.0m，锚杆倾角15°，土锚水平间距2.6m，锚杆自由段长度分别为6m和8m，锚固段长度分别为9m 和16m，锚孔直径180mm，锚索为6 束12.7mm 的无黏结钢绞线，注浆体采用水泥砂浆，二次高压劈裂注浆。钢板桩墙顶设混凝土帽梁，宽度为1.2m。

5 变更效果

变更采用钢板桩导航墙方案后，导航墙造价由2161.7 万元变为2133.54 万元,不但造价略有降低，而且解决了基坑开挖的难题、节约了施工工期，效益显著。

6 结语

沙颍河航道汾泉河杨桥船闸扩建工程已于2016 年12 月交工验收并运营至今，通过接近3 年时间的现场观测，导航墙结构稳定，情况良好，取得了较好的设计创新实践效果。通过该结构的应用实践证明：钢板桩结构不仅能作为一种临时支护性结构，在地质条件和施工条件满足的前提下，完全可以应用于永久性船闸工程以及永久性港口工程中，尤其是在一些受施工条件局限难以大范围基坑开挖、具有干地打桩施工条件的水运工程中将大有可为。