曾志剛

【摘要】雷州青年運(yùn)河灌區(qū)由于灌區(qū)原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、配套設(shè)施不完善、管理手段落后、工程維護(hù)資金嚴(yán)重不足等，經(jīng)過(guò)近 50年的運(yùn)行，工程設(shè)施老化損壞、渠道滲漏嚴(yán)重、險(xiǎn)情不斷，工程效益逐年衰減。文章就此制定了渠道鋼板樁渠道鋼板施工的方案，針對(duì)性地提出一定的觀點(diǎn)，希望有參考作用。

【關(guān)鍵詞】運(yùn)河灌區(qū) 渠道鋼板 渠道鋼板 施工方案

一、工程概況

雷州青年運(yùn)河灌區(qū)建成于1960年，原設(shè)計(jì)灌溉面積為 200萬(wàn)畝，是全國(guó)重點(diǎn)大型灌區(qū)之一。該灌區(qū)工程由運(yùn)河部分（包括主運(yùn)河、四聯(lián)河、東海河、西海河、東運(yùn)河、西運(yùn)河）、灌溉流量1m3/s及以上的干、支渠道和灌溉流量1m3/s以下支、斗、農(nóng)、毛等工程組成。由于灌區(qū)原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、配套設(shè)施不完善、管理手段落后、工程維護(hù)資金嚴(yán)重不足等，經(jīng)過(guò)近 50年的運(yùn)行，工程設(shè)施老化損壞、渠道滲漏嚴(yán)重、險(xiǎn)情不斷，工程效益逐年衰減，目前實(shí)際灌溉面積已降低到 100.1萬(wàn)畝。

雷州青年運(yùn)河主河全長(zhǎng)78.073km ，設(shè)計(jì)流量為110m3/s，渠道及主要建筑物級(jí) 別為 2 級(jí)，主要承擔(dān)廉江市區(qū)、遂溪縣城、湛江市赤坎區(qū)、麻章區(qū)及霞山區(qū)生活、工業(yè)用水供水及農(nóng)業(yè)灌溉任務(wù)。

根據(jù)施工計(jì)劃，本次主河加固改造段長(zhǎng)10km ，按照施工期間不停水的原則，進(jìn)行渠道防滲等工程施工，必須施工導(dǎo)流。

二、圍堰設(shè)計(jì)方案

該段渠底寬為17～26m，為滿足沿途供水任務(wù)，施工期間水深控制在1.8～2.0m。本施工導(dǎo)流方案有兩個(gè)，1、為土包圍堰：土包圍堰可利用附近土料，施工技術(shù)簡(jiǎn)單，工程造價(jià)低，但施工機(jī)械化低，施工時(shí)間較長(zhǎng)，土包周轉(zhuǎn)利用率低，工程工作面窄，而且封水效果不夠理想，還會(huì)造成渠底淤積。2、鋼板樁圍堰：鋼板樁材料一次性投入前期費(fèi)用高，占用流動(dòng)資金多，但鋼板樁周轉(zhuǎn)率高，施工方便、快捷，工程工作面大，效益高，后期回收價(jià)值大。經(jīng)過(guò)對(duì)上述兩方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證后，決定采用鋼板樁圍堰的方式，根據(jù)施工計(jì)劃，本段分2個(gè)作業(yè)班組，按每段300米循環(huán)搭接，分期分段流水作業(yè)。

一）鋼板樁的選用

根據(jù)渠道地質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合鋼板樁的特性、施工方法等方面考慮，擬選用拉森Ⅲ型鋼板樁，拉森Ⅲ型鋼板樁寬度適中，抗彎性能好，其主要技術(shù)參數(shù)為：寬B=40cm，厚W=15.5cm，高H=17cm，g=76.1kg/m，鋼板樁入土深度計(jì)算如下：

根據(jù)公式：Ksiγw=Ksh/（h1+h2）*γw≤γb

Ks：安全系數(shù)，取1.8 γw：水的密度，取9.8KN/m3 γb：土在水中的密度，取18.5-9.8=8.7KN/m3 i：水力梯度，等于h/（h1+h2）， h取2m，i=4.3/（0.3+2h1）。 得出h1=2.5m，考慮到圍堰安全超高0.5米，則渠道以上鋼板樁長(zhǎng)度不少于2.5米，另外，依地質(zhì)資料及作業(yè)條件，現(xiàn)在水深2m決定選用鋼板樁長(zhǎng)度6m長(zhǎng)，要求鋼板樁入土深度達(dá)樁長(zhǎng)0.5倍以上即2.5～3米，因此，每300米渠道施工投入的鋼板樁工程量較大，達(dá)約800根，重量365t。

二）打樁設(shè)備

鋼板樁打拔樁機(jī)為挖掘機(jī)（KATO1250）加振動(dòng)錘改裝而成，振動(dòng)錘為曰本產(chǎn)NPK-HP-7SXB型，激振力200kN。 因運(yùn)河河面較寬，且在渠道中心施工，所以需要設(shè)置水上施工浮臺(tái)進(jìn)行鋼板樁圍堰施工。

三）鋼板樁圍堰施工

1、前期準(zhǔn)備工作

（1）按設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)道路修整，保證打樁所需的機(jī)械、材料能滿足施工要求；

（2）在渠道架設(shè)施工浮臺(tái)，用纜繩將浮臺(tái)固定，并設(shè)置牽引滑輪，便于對(duì)浮臺(tái)進(jìn)行牽拉控制，及時(shí)調(diào)整打樁機(jī)工作覆蓋范圍。

2、圍堰施工

（1）采用的鋼板樁挺直，嚴(yán)禁使用鋼度差、變形或開(kāi)裂的鋼板樁，單樁逐根打入，鋼板樁聯(lián)接間應(yīng)咬口緊密，垂直入土，打樁時(shí)由測(cè)量人員按渠道走向定出鋼板樁圍堰的軸線，可每隔一定距離設(shè)置導(dǎo)向樁，導(dǎo)向樁直接使用鋼板樁，然后掛繩線作為導(dǎo)線，打樁時(shí)利用導(dǎo)線控制鋼板樁的軸線。

（2）準(zhǔn)備樁帽及送樁：打樁時(shí)必須安裝樁帽，以免樁頂破壞，打樁機(jī)吊起鋼板樁，人工扶正就位。

（3）單樁逐根連續(xù)施打，注意樁頂高程不宜相差太大；

（4）為確保板樁成墻不因水壓力造成傾覆，每間隔20米宜設(shè)置一斜撐。

3、鋼板樁的施工中遇到的問(wèn)題及處理：

由于河床地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋼板樁打拔施工中常遇到一些難題，常采用如下幾點(diǎn)辦法解決：

（1）樁過(guò)程中有時(shí)遇上大的塊石或其它不明障礙物，導(dǎo)致鋼板樁打入深度不夠，采用轉(zhuǎn)角樁或弧形樁繞過(guò)障礙物。

（2）鋼板樁雜填土地段擠進(jìn)過(guò)程中受到石塊等側(cè)向擠壓作用力大小不同容易發(fā)生偏斜，采取以下措施進(jìn)行糾偏：在發(fā)生偏斜位置將鋼板樁往上拔l.0m～2.0m，再往下錘進(jìn)，如此上下往復(fù)振拔數(shù)次，可使大的塊石被振碎或使其發(fā)生位移，讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁的傾斜度。

（3）鋼板樁沿軸線傾斜度較大時(shí)，采用異形樁來(lái)糾正，異形樁一般為上寬下窄和寬度大于或小于標(biāo)準(zhǔn)寬度的板樁，異形樁可根據(jù)據(jù)實(shí)際傾斜度進(jìn)行焊接加工；傾斜度較小時(shí)也可以用卷?yè)P(yáng)機(jī)或葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘擊。

（4）在基礎(chǔ)較軟處，有時(shí)發(fā)生施工當(dāng)時(shí)將鄰樁帶入現(xiàn)象，采用的措施是把相鄰的數(shù)根樁焊接在一起，并且在施打當(dāng)樁的連接鎖口上涂以黃油等潤(rùn)滑濟(jì)減少阻力。

四）基坑排水

鋼板樁圍堰完成后，為使主體工程能在干地施工，即可進(jìn)行基坑排水，基坑排水分初期排水和經(jīng)常性排水。

1、初期排水

初期排水要來(lái)源于基坑內(nèi)積水、堰基的滲水、降雨匯水等。初期排水流量根據(jù)地質(zhì)情況、工程等級(jí)、工期長(zhǎng)短及施工條件等因素，并參考實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)按下式確定：

Q=ηV/T 式中：Q-初期排水流量m3/s；

V-基坑的積水體積m3，本工程中V=（22+13）×6×0.5×300=31500m3

T-初期排水時(shí)間s，本工程中s=5×24×3600=432000s；

η-經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取3～6，當(dāng)覆蓋層厚，滲透系數(shù)大時(shí)取上限本工程取3。

本工程進(jìn)行初期排水時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，按上式計(jì)算初期排水流量Q=0.22m3/s=792m3/h。

排水設(shè)備選用250HW-12A型蝸殼式混流泵，額定流量600m3/h，按84%出力計(jì)算，實(shí)際流量取504m3/h，揚(yáng)程12.5m，額定功率30kW。根據(jù)下式計(jì)算水泵數(shù)量：

n=1.3kQ/π 其中：n—水泵數(shù)量； k—備用系數(shù)，本工程取1.20； Q—排水流量，本工程為792m3/h；π—單機(jī)排水流量，取504m3/h。 經(jīng)過(guò)計(jì)算n=2.4，取2臺(tái)。

在初期排水期間，控制水位下降速度，并對(duì)堰體邊坡進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，防止由于外側(cè)水位下降過(guò)快造成堰體邊坡因滲透壓力過(guò)大失穩(wěn)、滑坡。

2、經(jīng)常性排水

由于初期排水后基坑內(nèi)、外水位差大，因此滲流大，另外在施工過(guò)程中將產(chǎn)生部分施工廢水，以及施工程中遇到長(zhǎng)時(shí)間降雨，這些都導(dǎo)致了基坑在施工過(guò)程中存在經(jīng)常性排水的需要，本工程經(jīng)常性排水主要以明溝配集水井進(jìn)行，同時(shí)在集水井內(nèi)鋪設(shè)反濾層，安放水泵，通過(guò)水泵將井內(nèi)的水排至基坑外側(cè)，保證工程施工順利進(jìn)行。

五）圍堰擋水效果

基坑排水后，可觀察圍堰擋水止水，若鋼板樁圍堰內(nèi)表面基本沒(méi)有漏水，只有少數(shù)較殘舊的鋼板樁由于接頭不緊密導(dǎo)致一些漏水；基坑內(nèi)也沒(méi)有出現(xiàn)滲漏、管涌等現(xiàn)象，說(shuō)明鋼板樁圍堰是滿足工程施工要求。

六）變形觀測(cè)

在圍堰擋水期間，由于內(nèi)、外水壓力差的存在，必然對(duì)鋼板樁圍堰產(chǎn)生側(cè)壓力，為確保工程安全，必須定期對(duì)鋼板樁頂?shù)奈灰七M(jìn)行觀測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)樁頂向基坑內(nèi)的偏移量穩(wěn)定在2～10cm之間，說(shuō)明堰體是穩(wěn)定的，若偏移量超過(guò)設(shè)計(jì)值，必須對(duì)轉(zhuǎn)圍堰進(jìn)行支撐，防止出現(xiàn)傾覆，導(dǎo)致安全與質(zhì)量事故的出現(xiàn)。

七）拔樁

渠底板施工完成后就可拔樁，拔樁亦是在浮臺(tái)上進(jìn)行，先用打拔樁機(jī)夾住鋼板樁頭部振動(dòng)1min～2min，使鋼板樁周?chē)耐了蓜?dòng)，產(chǎn)生“液化” ，減少土對(duì)樁的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔樁時(shí)注意樁機(jī)的負(fù)荷情況，發(fā)現(xiàn)上拔困難或拔不上來(lái)時(shí)，應(yīng)停止拔樁，顯獲動(dòng)1min～2min后再往下錘0.5m～1.0m再往上振拔，如此反復(fù)可將樁拔出來(lái)。同時(shí)注意不能因拔樁而損壞已完成的混凝土工程。已拔出的鋼板樁經(jīng)修理后可投入下一輪施工中循環(huán)使用。

八）施工總結(jié)

目前該段工程已基本完成，經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)，全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。鋼板樁圍堰在本段渠道施工中，發(fā)揮了重要的作用：鋼板樁強(qiáng)度高，容易打入堅(jiān)硬的土層，能按需組成各種外形的圍堰，并可多次周轉(zhuǎn)使用；同時(shí)圍堰擋水效果好，且不需進(jìn)行經(jīng)常性維護(hù)，施工方便、快捷，機(jī)械化程度高，圍堰占基坑比例小，工程施工工作面大，進(jìn)度快，效益高；另外，圍堰拆除方便，不會(huì)出現(xiàn)因拆除圍堰而淤積渠道。