趙建宇
(黑龍江省引嫩工程管理處,黑龍江 大慶 161300)
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鋼板樁技術(shù)在嫩江干流堤防應(yīng)急工程中的應(yīng)用分析
趙建宇
(黑龍江省引嫩工程管理處,黑龍江 大慶 161300)
摘要:嫩江是東北地區(qū)的主要河流,具有重要的地理位置,但歷史上頻繁出現(xiàn)洪水災(zāi)害對嫩江流域的整個經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重影響。當(dāng)?shù)卣块T在嫩江干流建立了堤防應(yīng)急工程,以抵御洪澇災(zāi)害的侵襲,并在堤防工程中,運用了鋼板樁技術(shù)得到了良好的效果。文章簡要分析了鋼板樁技術(shù)在嫩江干流堤防工程中的主要技術(shù)及具體應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:嫩江;洪水災(zāi)害;鋼板樁技術(shù);堤防應(yīng)急工程;應(yīng)用分析
嫩江主河道全長137 km,流域經(jīng)過面積為29.85 萬 km2,是松花江的北源頭,占松花江整個流域面積的50%左右。嫩江流經(jīng)區(qū)域物產(chǎn)資源豐富,土地肥沃,是中國主要的商品糧基地。但是,嫩江洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生,對沿江流域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活有嚴(yán)重的危害。因此,當(dāng)?shù)貙δ劢牡谭拦ぷ鹘o予高度重視,并運用先進(jìn)的鋼板樁技術(shù)對嫩江干流堤防進(jìn)行加固,以防洪災(zāi)帶來嚴(yán)重?fù)p失[1]。
1嫩江洪水災(zāi)害概況
根據(jù)歷史資料的顯示及當(dāng)?shù)厮牟块T的監(jiān)測,自從1794年以來,嫩江的干流地區(qū)就曾經(jīng)發(fā)生過多次洪澇災(zāi)害,嚴(yán)重洪水災(zāi)害的主要年份有1794年、1886年、1908年、1932年、1955年、1956年、1991年、2013年等。
嫩江干流地區(qū)的洪水災(zāi)害主要有3個特點:①洪水出現(xiàn)的主要時間比較集中,主要在7月份和8月份;②由于嫩江的主河道比較平緩,所以,洪災(zāi)的傳播速度相對來說較慢;③嫩江干流地區(qū)的洪水災(zāi)害整個歷時時間相對較長,一般約為40~60 d。
以2013年嫩江流域發(fā)生的特大洪水災(zāi)害為例作具體說明。在2013年的汛期,8月份嫩江發(fā)生了50 a一遇的特大型洪水災(zāi)害,沿江流域的農(nóng)作物直接受害面積達(dá)到了78.72 萬 m2,造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)161億元人民幣。在洪水的侵襲下,嫩江流域的嫩江縣有多處鄉(xiāng)鎮(zhèn)受到直接影響,具體受災(zāi)人口達(dá)到了13 000人,50戶房屋出現(xiàn)垮塌,直接的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)9 000萬元。由此可以看出,嫩江流域的洪澇災(zāi)害異常嚴(yán)重,給沿江經(jīng)濟(jì)造成毀滅性的打擊。在這樣的狀況下,干流的堤防應(yīng)急工程建設(shè)就變得尤為重要。
嫩江干流堤防應(yīng)急工程建設(shè)的險工主要是滑坡、滲漏等方面,嫩江流域的水文部門對于2013年發(fā)生的特大洪災(zāi)也進(jìn)行了相關(guān)統(tǒng)計見表1,可以方便相關(guān)堤防工程更好地建設(shè),減小洪水帶來的經(jīng)濟(jì)損失[2]。
表1 2013年嫩江干流區(qū)域洪水險情統(tǒng)計表
2鋼板樁技術(shù)在嫩江干流堤防應(yīng)急工程中的應(yīng)用
嫩江干流堤防應(yīng)急工程主要的重點在于對堤基的保護(hù),防止堤基被洪水滲透及破壞,修建地下的防滲墻可有助于加固堤基。防滲墻的具體建造方法有拉槽法、射水法等,與這些舊有的方法相比,鋼板樁防滲技術(shù)更加先進(jìn)與科學(xué),能對堤基起到更好的保護(hù)。
2.1鋼板樁的概況及主要設(shè)備
鋼板樁,主要指的是一種熱軋型鋼,這種熱軋型鋼帶有鎖口,是利用鎖口的自身咬合來形成封閉性相對較好的鋼板樁墻,可以用于水下防滲。鋼板樁的主要形狀有一字形、Z字形、T字形、U字形等,嫩江干流堤防應(yīng)急工程所使用的主要為U字形鋼板樁。這種形狀的鋼板樁鋼度較高,有很強(qiáng)的抗彎型,可以插入水底深達(dá)20 m。鋼板樁的主要特點有:接合較為緊密、強(qiáng)度很高、不易發(fā)生滲漏,可以適用于地下水較為豐富的地區(qū)和地表軟弱區(qū)。此外,鋼板樁的自身帶有鎖口,這種鎖口咬合后緊密結(jié)實,不像其它施工技術(shù)在接合處容易出現(xiàn)開叉。
嫩江干流堤防工程在鋼板樁建設(shè)過程中主要采用的是振動法。這種方法的具體沉樁原理為:在振動錘進(jìn)行運轉(zhuǎn)的過程之中,會產(chǎn)生相應(yīng)的高頻振動,使用液壓夾將這種高頻振動力應(yīng)用在鋼板樁之上,再讓鋼板樁將其傳導(dǎo)給受接觸的地層。地層在這種高頻振動力的影響之下,自身結(jié)構(gòu)會發(fā)生一定變化。如果地層為砂質(zhì),就會出現(xiàn)液化效果;如果地層為黏質(zhì),就會使地層的黏合力降低。這樣,就會使鋼板樁周圍的阻力相應(yīng)減小,鋼板樁就會不斷向地層下陷,最后達(dá)到所設(shè)計的深度。
在鋼板樁具體的施工中,相應(yīng)使用的設(shè)備主要有振動器、電焊機(jī)、挖掘機(jī)、發(fā)電機(jī)、履帶吊等,還要利用推土機(jī)對場地進(jìn)行平整。一般來說,履帶吊要根據(jù)鋼板樁的具體長度及吊車自身的起重力來進(jìn)行選擇,在嫩江干流堤防建設(shè)中,主要使用的是55t吊車,吊車臂長為約33.6 m,施工半徑在8~12 m。振動器的選擇一般使用日本生產(chǎn)的CM2—120型號振動器,自身功率為90 kW,振幅在9.0 mm,錘重為6.6 t,振動力是542 kN[3]。
2.2鋼板樁主要的施工技術(shù)
嫩江干流堤防工程的鋼板樁架設(shè)技術(shù)主要采用的是單根法,主要的環(huán)節(jié)有以下幾點:
2.2.1溝槽挖掘
在進(jìn)行挖掘溝槽的時候,要根據(jù)鋼板樁的頂部設(shè)計高度來決定,溝槽的溝底處一定要平整,寬度要能夠保證鋼板樁樣架的放置,還要給施工人員留出足夠的空間。
2.2.2安裝鋼板樁樣架
在進(jìn)行鋼板樁樣架安裝的時候,要事先做好定位和相應(yīng)導(dǎo)向,兩根鋼板樁之間的間距至少要為2~5 cm。在安裝的時候,要在樣架的兩端位置放置平行的兩根導(dǎo)樁,再把樣架吊在導(dǎo)樁之上,使用大號鏈鉗進(jìn)行固定。樣架在安裝的時候,要比鋼板樁的自身頂部低30~50 cm,這樣才能保證鋼板樁不被振動錘所碰撞。
2.3鋼板樁的打入
在對鋼板樁進(jìn)行打入的時候,要用吊錘來觀察鋼板樁的法向及軸向,以便可以隨時調(diào)整鋼板樁的垂直度。還要控制好振動錘的自身速率,仔細(xì)觀察電流表有什么變化。一般來說,砂質(zhì)土層的電流應(yīng)在220~280 A,黏性土層自身的負(fù)荷相對來說較大,電流應(yīng)當(dāng)在250至400A左右。在施工的時候,要密切關(guān)注鋼板樁鎖口處的變化情況,要盡量保證鎖口的四周位置縫隙相同,這樣才能有效減少振動產(chǎn)生的阻力。如果阻力相對較大,就要不時活動鋼板樁,以避免鋼板樁的鎖口處在同一位置振動過久,產(chǎn)生溫度上升的現(xiàn)象。
2.4鋼板樁的導(dǎo)直
鋼板樁的導(dǎo)直要使用吊車進(jìn)行,用吊車先吊住振動器,再利用振動器將鋼板樁夾住,進(jìn)行導(dǎo)直。在導(dǎo)直的過程中,一定要注意避免斜拉鋼板樁,防止鋼板樁出現(xiàn)自身扭曲的現(xiàn)象,還要注意鎖口處是否完好無損。鋼板樁的導(dǎo)直,需要挖掘機(jī)預(yù)先挖出一個2~3 m的深坑,再將鋼板埋住,接著使用振動錘將鋼板樁夾住,移放到樣架之內(nèi),進(jìn)行導(dǎo)直施打。鋼板樁具體的施打位置要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行,一般選擇軸線的正中部,再向兩邊進(jìn)行延伸,這樣能避免鋼板樁出現(xiàn)合攏。在導(dǎo)直的過程中,施工人員還應(yīng)該使用經(jīng)緯儀,準(zhǔn)確測量傾斜度,嚴(yán)格進(jìn)行導(dǎo)直作業(yè)。
3結(jié)語
嫩江流域洪災(zāi)頻繁,給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和日常生活帶來嚴(yán)重影響,因此,干流處的堤防應(yīng)急工程就顯得尤為重要。鋼板樁技術(shù)具有自身的特點和優(yōu)勢,將其應(yīng)用在嫩江干流應(yīng)急工程中,可以有效減小洪水發(fā)生時帶來的危害,保護(hù)沿江流域不被洪災(zāi)嚴(yán)重影響,進(jìn)而實現(xiàn)嫩江流域的區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]李興學(xué),賈汀,李云鶴,等.2013年嫩江松花江黑龍江流域防汛抗洪思考[J].中國水利,2014(15):47-50.
[2]李迎九.鋼板樁圍堰施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè),2011(02):80-83+88.
[3]王寶祿.淺談嫩江縣嫩江干流防洪工程現(xiàn)狀及防汛措施[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2011(04):67-68.
[作者簡介]趙建宇(1979-),男,黑龍江拉哈人,工程師。
[收稿日期]2015-06-28
中圖分類號:TV871.3
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
文章編號:1007-7596(2015)11-0041-02