林清文

摘 要：鋼套箱圍堰因其自身的剛度和阻水性能，以及便于加工、安裝，適合周轉(zhuǎn)循環(huán)使用，在開挖流砂基礎(chǔ)以及水上澆筑基礎(chǔ)混凝土創(chuàng)造施工條件時(shí)具有較強(qiáng)的優(yōu)越性。本文結(jié)合實(shí)例介紹鋼套箱圍堰在渡槽基礎(chǔ)流砂地質(zhì)中的施工工藝。

關(guān)鍵詞：鋼套箱圍堰 渡槽 基礎(chǔ) 流砂 應(yīng)用

1.工程概況

大廣壩水利水電工程位于海南省西部，是一項(xiàng)具備發(fā)電、灌溉、供水等綜合功能的大型水利工程，低干渠是灌區(qū)工程五大渠系之一，灌溉面積16.9萬(wàn)畝。蘆古渡槽為低干渠工程重要的渠系建筑物。渡槽基礎(chǔ)設(shè)計(jì)平面尺寸均為4.8m*2.0m，持力層為中風(fēng)化。其中ZDT4、ZDT5、ZDT6墩位于天然沖溝位置，地勢(shì)低洼、地下水位高、砂層較厚。

ZDT4、ZDT5、ZDT6墩基礎(chǔ)開挖過(guò)程中遇到地下水豐富、流砂嚴(yán)重等現(xiàn)象。為了確?；A(chǔ)開挖與清基滿足設(shè)計(jì)要求，在渡槽墩基礎(chǔ)施工中采用鋼套箱圍堰，為渡槽墩基礎(chǔ)創(chuàng)造施工條件，成功解決了基礎(chǔ)開挖的流砂現(xiàn)象問(wèn)題。

2.工程特點(diǎn)

（1）本渡槽墩基礎(chǔ)地勢(shì)低洼，四周地勢(shì)較高，且上游不斷來(lái)水，現(xiàn)場(chǎng)條件無(wú)法進(jìn)行導(dǎo)流；

（2）開挖斷面內(nèi)為透水細(xì)砂層，基礎(chǔ)開挖時(shí)，出現(xiàn)嚴(yán)重的流砂，邊坡反復(fù)坍塌，無(wú)法穩(wěn)定；

（3）渡槽位于干渠，過(guò)水?dāng)嗝娲?，?duì)基礎(chǔ)持力層承載力要求高，基礎(chǔ)全部建基面均應(yīng)落在中風(fēng)化巖面；

（4）有多個(gè)渡槽墩基礎(chǔ)地質(zhì)條件類似，基礎(chǔ)開挖時(shí)均遇流砂現(xiàn)象，需要采取處理措施；

（5）工期要求緊。

3.方案選擇

該基礎(chǔ)施工前期，經(jīng)過(guò)對(duì)地質(zhì)條件、工期、費(fèi)用等因素的綜合分析，根據(jù)以往類似工程的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)三種方案進(jìn)行比較：（1）放坡大開挖堆砂包防護(hù)方案；（2）混凝土沉井方案；（3）鋼套箱圍堰方案。經(jīng)比較如下：

（1）放坡大開挖方案：施工周期短，節(jié)省費(fèi)用，但本工程由于涌水量大，流砂嚴(yán)重，側(cè)壓力大，砂包護(hù)坡無(wú)法穩(wěn)定；

（2）混凝土沉井方案：需要預(yù)制混凝土沉井，施工周期長(zhǎng)，施工難度大，混凝土沉井無(wú)法回收重復(fù)利用，成本高，且對(duì)后續(xù)施工有一定干擾；

（3）鋼套箱圍堰方案：鋼材投入多、下沉?xí)r設(shè)備及人員投入多，工序復(fù)雜，但加工方便，施工周期短，鋼材回收率較高，可重復(fù)利用，相比混凝土沉井更節(jié)省費(fèi)用。

因此，經(jīng)比較選擇后，考慮采用鋼套箱圍堰可以迅速展開施工、速度快、周期短且支護(hù)材料可回收循環(huán)利用的優(yōu)勢(shì)，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的各種要求，最終選用鋼套箱圍堰方案。

4.方案設(shè)計(jì)

（1）由于本工程渡槽墩基礎(chǔ)ZDT4、ZDT5、ZDT6地質(zhì)情況類似，均應(yīng)采用鋼套箱圍堰，因此，在進(jìn)行鋼套箱設(shè)計(jì)時(shí)，考慮采用便于拆裝的鋼套箱構(gòu)造，以對(duì)鋼套箱進(jìn)行循環(huán)使用，提高效率，降低施工成本。

（2）采用矩形無(wú)底鋼套箱，分前后左右四片側(cè)板獨(dú)立加工，側(cè)板間設(shè)內(nèi)撐和八字斜撐，鋼構(gòu)件之間采用螺栓連接，側(cè)板連接處嵌2cm厚遇水膨脹橡膠條。

（3）墩基礎(chǔ)平面尺寸為：長(zhǎng)4.8m、寬2m，考慮施工工作面，鋼套箱平面尺寸為：長(zhǎng)6.4m、寬3.6m、高3.6m，面板采用d=6mm鋼板；

（4）為了保證鋼套箱有足夠的剛度和強(qiáng)度，從內(nèi)而外結(jié)構(gòu)依次為：間距900mm[18槽鋼水平加勁肋、間距500mm[10槽鋼豎直加勁肋、d=6mm鋼板，在鋼套箱側(cè)板間設(shè)3道[18槽鋼內(nèi)撐，四個(gè)角各設(shè)3道[18槽鋼八字斜撐。

（5）鋼套箱圍堰側(cè)板及內(nèi)撐等鋼構(gòu)件在工廠加工好，汽車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)安裝，吊車調(diào)運(yùn)至基坑位置，采用套箱內(nèi)射水、抽砂相結(jié)合的工藝，依靠自重整體下沉。

5.關(guān)鍵工序施工

5.1加工

（1）原材料：所有用于鋼套箱的材料包括鋼材和焊接材料均符合設(shè)計(jì)要求，具有質(zhì)量保證書；

（2）放樣下料：按照設(shè)計(jì)圖紙的尺寸，對(duì)面板、圍楞、支撐等構(gòu)件進(jìn)行放樣、下料；

（3）坡口加工：采用刨邊機(jī)加工，以保證拼裝和焊接質(zhì)量；

（4）拼裝：?jiǎn)螇K鋼構(gòu)件的拼裝在加工廠進(jìn)行，按圖紙進(jìn)行點(diǎn)焊固定；

（5）焊接：將拼裝好的鋼構(gòu)件按合理的順序焊接，以減少變形和應(yīng)力。

5.2安裝

鋼套箱單塊鋼構(gòu)件采用汽車吊裝車，平板車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。在靠近基坑位置平整好場(chǎng)地，用于鋼套箱安裝。采用兩臺(tái)汽車吊配合鋼構(gòu)件安裝，先用汽車吊各起吊單塊側(cè)板立起，采用螺栓連接，連接處嵌入遇水膨脹橡膠條密封止水，依次起吊另兩塊側(cè)板，螺栓連接固定，接著安裝側(cè)板間內(nèi)撐，最后安裝八字斜撐。

5.3下沉

（1）采用汽車吊將安裝好的鋼套箱整體吊放在事先測(cè)量放樣好的基坑位置；

（2）因基坑位置為透水性強(qiáng)的細(xì)砂，地下水位高，采用在鋼套箱內(nèi)射水抽砂土的方式下沉。配備兩套抽砂設(shè)備和噴射水槍，同時(shí)對(duì)稱抽砂。在抽砂過(guò)程中，應(yīng)將吸水頭吊起，避免埋進(jìn)砂內(nèi)堵塞網(wǎng)罩。在抽砂過(guò)程中，應(yīng)不斷攪動(dòng)套箱內(nèi)泥砂，以保證抽砂順暢，必要時(shí)用水泵向鋼套箱內(nèi)補(bǔ)水。

（3）在鋼套箱內(nèi)抽砂應(yīng)遵循以下原則：先中間后側(cè)邊、分層對(duì)稱、先高后低、實(shí)時(shí)糾偏。

（4）為了保證鋼套箱均勻下沉，先在中心抽砂，水槍配合沖出漏斗狀集砂坑，再用水槍在坑四周射水，均勻分層逐漸擴(kuò)大，使砂沖入坑中，應(yīng)避免直接在刃腳處直接抽砂。

（5）在抽砂過(guò)程中，應(yīng)注意觀察中心集砂坑深度，若低于刃腳，而鋼套箱不下沉?xí)r，應(yīng)檢查刃腳是否被雜物頂住，應(yīng)向刃腳方向?qū)ΨQ射水，均勻抽砂，避免集砂坑過(guò)深造成套箱突然下沉或向一側(cè)傾斜。

（6）本工程要求持力層為中風(fēng)化巖層，因此鋼套箱應(yīng)落到中風(fēng)化巖面上。由于天然基巖表面不平整，在將鋼套箱內(nèi)抽砂至露出巖面后，用水準(zhǔn)儀測(cè)量巖面高程，采用巖石液壓破碎錘鑿除高出巖石，石渣采用人工清除至料斗內(nèi)，由挖掘機(jī)吊運(yùn)出套箱外棄渣，直至將巖面修整至大致平整，滿足設(shè)計(jì)要求。

5.4鋼套箱外圍反濾層

鋼套箱與巖面有小縫隙，由于側(cè)壓力大，仍有流砂通過(guò)鋼套箱底部涌入套箱內(nèi)，為了阻止流砂涌入，在沿鋼套箱外圍四周設(shè)置雙層土工布+碎石反濾層。因?yàn)樵撎幍刭|(zhì)條件不佳，在鋼套箱外圍開挖溝槽填筑級(jí)配碎石反濾層時(shí)，由于流砂嚴(yán)重，邊坡坍塌無(wú)法成形。因此，施工時(shí)采用兩臺(tái)挖掘機(jī)配合，一臺(tái)挖掘機(jī)挖開后，另一臺(tái)挖掘機(jī)隨即填筑碎石，逐步推進(jìn)，至外圍全部反濾層填筑完畢。通過(guò)設(shè)置鋼套箱外圍反濾層后，阻擋了流砂涌入套箱內(nèi)，僅有小流量清水流入（詳見圖1）。

5.5巖面清理

配備兩臺(tái)水泵即可將套箱內(nèi)水抽干，人工沖洗并清理巖面上泥砂，持力層滿足設(shè)計(jì)的要求。組織進(jìn)行渡槽墩基礎(chǔ)模板安裝及砼澆筑作業(yè)。施工過(guò)程中，持續(xù)在套箱內(nèi)的集水坑抽水。

5.6拆除投入循環(huán)使用

在渡槽墩基礎(chǔ)砼澆筑完成，拆除模板后，完成鋼套箱內(nèi)全部施工內(nèi)容，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后，即可拆除鋼套箱。為了避免套箱側(cè)板在拆除時(shí)突然傾覆，在渡槽墩和套箱之間設(shè)臨時(shí)支撐。由于側(cè)板間的內(nèi)支撐在渡槽墩澆筑時(shí)，已和砼澆筑成一體，無(wú)法重復(fù)利用，拆除時(shí)，先用切割機(jī)切除內(nèi)撐，再拆除八字斜撐及側(cè)板各連接螺栓。用汽車吊運(yùn)各側(cè)板及鋼構(gòu)件。吊運(yùn)時(shí)，應(yīng)設(shè)專人規(guī)范操作，確保施工安全，以及避免吊運(yùn)不當(dāng)導(dǎo)致構(gòu)件變形，影響重復(fù)使用。構(gòu)件拆除后吊運(yùn)堆放在安裝場(chǎng)地，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

6.施工效果

本工程采用分塊拼裝的鋼套箱圍堰，利用鋼材自身的剛度和防水性，有效地阻擋流砂涌入基坑，施工程序更為簡(jiǎn)便，基坑開挖后滿足了設(shè)計(jì)要求。鋼套箱圍堰適合快速組織施工，拆裝簡(jiǎn)便，可重復(fù)循環(huán)使用，在縮短工期、降低了施工成本方面取得良好的效益。

7.結(jié)語(yǔ)

本工程采用鋼套箱圍堰進(jìn)行圍護(hù)，配合鋼套箱外圍的土工布+碎石反濾層，使渡槽基礎(chǔ)順利實(shí)施，取得滿意的效果。這表明此方案切實(shí)可行，為同類地質(zhì)、水文條件下的基礎(chǔ)施工提供了借鑒。endprint