楊詞范

(九江市科翔水利工程監(jiān)理有限公司，江西 九江 332000)

1 工程概況

九江市彭澤縣余家堰灌區(qū)節(jié)水配套改造工程渠道線路長(zhǎng)、沿線地質(zhì)地形條件復(fù)雜，灌區(qū)渠道形式繁多，施工具備很大的流動(dòng)性，生產(chǎn)生活設(shè)施分布較分散。在灌區(qū)節(jié)水配套改造施工期間，面臨防洪排澇及灌溉問(wèn)題，必須安排在11月-次年3月枯水期進(jìn)行施工。本次實(shí)施低壓管道輸水灌溉總長(zhǎng)度為8.96km，其中余家堰水庫(kù)灌片主干管7.92km，樁號(hào)范圍0+000-7+920；湖西支管1.04km，樁號(hào)范圍0+000-1+040；設(shè)閥門(mén)井45座、消能設(shè)施11處、水表量測(cè)設(shè)備11處。芳湖灌片渠道清淤襯護(hù)2.90km，其中國(guó)有圩縣道西渠1.85km，樁號(hào)范圍0+000-1+850，重建機(jī)耕橋5座；芙農(nóng)圩二聯(lián)渠1.05km，樁號(hào)范圍0+000-1+050。

2 施工難點(diǎn)及施工方法

2.1 施工技術(shù)難點(diǎn)

根據(jù)該灌區(qū)節(jié)水配套改造工程實(shí)際特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行了砂包圍堰、填土圍堰和鋼板樁圍堰方案的比較，最終選用工期短、施工過(guò)程簡(jiǎn)潔、施工成本低、占地面積少、更有利于水質(zhì)安全的拉森Ⅲ型鋼板樁圍堰施工技術(shù)。結(jié)合施工區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件、鋼板樁進(jìn)場(chǎng)總量及滲漏問(wèn)題，將單側(cè)150m范圍劃定為一個(gè)施工作業(yè)面。在芙農(nóng)圩二聯(lián)渠施工過(guò)程中，因未預(yù)見(jiàn)到施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的復(fù)雜情況，且該段堤頂路為施工區(qū)域和外界連接的唯一干線，施工機(jī)械在作業(yè)期間必須考慮對(duì)車(chē)輛和行人的避讓，所以，該樁號(hào)范圍施工進(jìn)度較為緩慢。

此外，項(xiàng)目區(qū)部分地段地質(zhì)條件復(fù)雜，鋼板樁施打過(guò)程中會(huì)頻繁遭遇大塊石和不明障礙物，影響鋼板樁插打深度，可使用弧形樁或轉(zhuǎn)角樁繞過(guò)此類(lèi)障礙物[1]。在雜填土地段插打鋼板樁時(shí)容易因側(cè)向擠壓力而引發(fā)樁體偏斜，為此應(yīng)采用以下糾偏措施：將發(fā)生偏斜的鋼板樁上拔1-2m后，再繼續(xù)錘進(jìn)，錘進(jìn)過(guò)程中若再次發(fā)生偏斜，則再次上拔后重新錘進(jìn)。通過(guò)此類(lèi)操作可以震碎大塊石或使其發(fā)生位移，達(dá)到鋼板樁糾偏的目的。如果鋼板樁發(fā)生較大幅度的傾斜，可以利用上寬下窄或?qū)挾让黠@不同于標(biāo)準(zhǔn)寬度的異形樁進(jìn)行糾正，可以結(jié)合實(shí)際需要將異形樁進(jìn)行焊接加工[2]。對(duì)于軟弱基礎(chǔ)下打設(shè)鋼板樁時(shí)可能發(fā)生鄰樁帶入，為此必須在樁體打設(shè)前將黃油等潤(rùn)滑物塞入鋼板樁鎖口中，降低鎖口摩擦力，避免出現(xiàn)鄰樁帶入。

在鋼板樁圍堰擋水過(guò)程中，必須加強(qiáng)樁頂位移觀測(cè)，將位移量嚴(yán)格控制在2-10cm范圍內(nèi)；一旦出現(xiàn)圍堰底鼓等變形情況，必須立即停工，及時(shí)處理。

2.2 施工方法

按照施工進(jìn)度計(jì)劃，進(jìn)場(chǎng)鋼板樁總共1600t，其中長(zhǎng)6.0m 和長(zhǎng)9.0m的鋼板樁各1300t和300t，并同時(shí)安排5個(gè)班組流水作業(yè)。施工開(kāi)始后，先安排測(cè)量人員進(jìn)行鋼板樁圍堰軸線測(cè)定，并按照一定間隔增設(shè)導(dǎo)向樁、掛繩，在打樁時(shí)遵循設(shè)定的軸線。單樁逐根連續(xù)施打，并嚴(yán)格控制樁頂高程差。

3 鋼板樁圍堰施工要點(diǎn)

3.1 打樁

本灌區(qū)節(jié)水配套改造工程鋼板樁圍堰施工采用2臺(tái)由KATO-1250型挖掘機(jī)加振動(dòng)錘后改裝而成的打樁機(jī)，其中振動(dòng)錘為激振力200kN的NPK-HP-7SXB型號(hào)?？紤]到新開(kāi)河道河面較寬，故必須增設(shè)水上鋼板浮船施工平臺(tái)，以方便鋼板樁施打。1套打樁設(shè)備設(shè)計(jì)施工速度為40m/d，各工作面鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)長(zhǎng)度共190m，包括150m的圍堰和40m的端頭，故各工作面打樁時(shí)間為4.75d，結(jié)合類(lèi)似工程施工經(jīng)驗(yàn)，預(yù)留出2d的浮動(dòng)時(shí)間，故各工作面打樁時(shí)間按照7d確定。

項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)條件主要表現(xiàn)為耕植土和紅黏土，結(jié)合實(shí)際水深情況，水深1.8-2.5m的施工區(qū)域地質(zhì)條件較好，應(yīng)使用長(zhǎng)度6.0m的鋼板樁，鋼板樁入土深度應(yīng)控制在3.0-3.5m，便可達(dá)到自穩(wěn)狀態(tài)；而水深2.5-3.5m的區(qū)域地質(zhì)條件不良，應(yīng)結(jié)合使用兩種長(zhǎng)度鋼板樁，每間隔3塊長(zhǎng)度6.0m鋼板樁便打入1塊長(zhǎng)9.0m鋼板樁，并通過(guò)增設(shè)鋼絲繩斜拉以增大支撐力(具體見(jiàn)圖1)。根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)，鋼板樁入土深度必須達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的0.5倍以上[3]。

圖1 渠道拉森鋼板樁圍堰加固示意圖(單位：mm)

3.2 基坑排水及清淤

結(jié)束圍堰施工及基坑閉氣處理后，為保證主體工程施工順利進(jìn)行，必須針對(duì)基坑內(nèi)積水、圍堰堰體及堰基滲水、降雨匯水等進(jìn)行基坑初期排水。初期排水量主要結(jié)合工程地質(zhì)條件、施工進(jìn)度及工期安排、施工技術(shù)水平等綜合確定，公式如下：

Q=ηV/T

(1)

式中：Q為基坑初期排水量，m3/s；η為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù)覆蓋層厚度、滲透系數(shù)等在3.0-6.0范圍內(nèi)取值，本工程取2.0；V為基坑內(nèi)積水量，m3)，在水深3.0m的情況下為6862.5m3；T為排水時(shí)間，s，根據(jù)工程規(guī)模，應(yīng)為86400s。

結(jié)合本工程地質(zhì)條件、工程實(shí)際及施工條件等，根據(jù)式(1)所確定出的基坑初期排水量為572.5m3/h，故應(yīng)選用額定流量600m3/h、揚(yáng)程12.5m、額定功率30kW的250-HW-12A型蝸殼式混流泵排水設(shè)備，在85%的出力情況下，實(shí)際流量為504m3/h，所需混流泵數(shù)量為2臺(tái)。在基坑初期排水過(guò)程中，必須加強(qiáng)水位降幅和降速的控制，在抽水過(guò)程中應(yīng)時(shí)刻觀察圍堰變化，避免因水位下降過(guò)快、滲透壓力過(guò)大而引發(fā)圍堰堰體失穩(wěn)、滑坡。

該工程渠道清淤襯護(hù)距離長(zhǎng)、方量大，棄渣場(chǎng)與施工現(xiàn)場(chǎng)距離為3.0km，考慮到部分路段施工期間外界車(chē)輛和行人較多，故將原3.0m寬、15m3裝載量的自卸車(chē)換成了2.0m寬、8m3裝載量的自卸車(chē)。自卸車(chē)在施工現(xiàn)場(chǎng)行駛速度12km/h，其從作業(yè)面行駛至棄渣場(chǎng)耗時(shí)15min，同時(shí)配備2臺(tái)挖掘機(jī)分別在河床底部和堤頂進(jìn)行淤泥接力裝車(chē)，裝滿1車(chē)耗時(shí)4min，所以1輛自卸車(chē)從施工現(xiàn)場(chǎng)裝料開(kāi)始到棄渣后返回原作業(yè)面總耗時(shí)35min。為保證挖掘機(jī)裝載淤泥速度與運(yùn)力配合后略有富余，共配備9輛自卸汽車(chē)，1d內(nèi)清淤工作時(shí)間12h，本工程全部清淤任務(wù)在2d內(nèi)順利完成。

3.3 邊坡開(kāi)挖及修整

在邊坡開(kāi)挖前必須測(cè)量放樣。參照建設(shè)方所移交的坐標(biāo)點(diǎn)、高程點(diǎn)編制施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量示意圖，引測(cè)坐標(biāo)控制點(diǎn)及局部控制點(diǎn)。放置邊坡開(kāi)挖邊線，進(jìn)行坡頂、坡底標(biāo)高測(cè)量，通過(guò)全站儀并根據(jù)1∶1.5的設(shè)計(jì)坡比及150m的間隔設(shè)置加密控制樁，再采用水準(zhǔn)儀引測(cè)高程至施工現(xiàn)場(chǎng)及周?chē)扔薪ㄖ?。在直尺的配合下確定并用白灰撒出坡頂開(kāi)挖邊線。

通過(guò)1臺(tái)1m3的反鏟挖掘機(jī)由下至上進(jìn)行主河道開(kāi)挖，并將一塊鋼板焊接在挖掘機(jī)斗齒外側(cè)與挖斗平行，以消除開(kāi)挖過(guò)程中留下的斗齒印。對(duì)于必須培厚的邊坡，應(yīng)先開(kāi)挖出臺(tái)階再回填碾壓、修坡，增強(qiáng)新舊土料的黏合程度。邊坡開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)充分利用地表天然排水溝渠，若天然排水效果不良，則應(yīng)沿邊坡頂部開(kāi)挖截排水溝。

3.4 混凝土澆筑

本工程單側(cè)渠道底部寬12.5-13.5m，渠底混凝土澆筑施工任務(wù)應(yīng)在1d內(nèi)完成，才保證后續(xù)渠坡混凝土澆筑施工順利展開(kāi)。渠底混凝土澆筑主要采用10m3混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)3臺(tái)、PC-200型挖掘機(jī)1臺(tái)、泵車(chē)1臺(tái)。

該工程渠道邊坡襯砌長(zhǎng)度7.58-8.85m，按照3.0m間隔設(shè)置橫向伸縮縫，故邊坡混凝土澆筑施工應(yīng)跳塊進(jìn)行。澆筑后的混凝土通過(guò)平板振搗器勻速振搗2-3遍，邊角及平板振搗器無(wú)法到達(dá)的小范圍區(qū)域應(yīng)采用插入式振搗器。該工程渠道邊坡混凝土澆筑后平板振動(dòng)控制情況詳見(jiàn)圖2。

圖2 渠道邊坡澆筑混凝土平板振動(dòng)控制情況

結(jié)束以上操作并檢驗(yàn)合格后向基坑放水，在放水期間不能拉拔鋼板樁，應(yīng)拔除鋼板樁頂30cm處預(yù)留孔內(nèi)的填塞物，使水流入孔內(nèi)，待基坑內(nèi)充滿水后開(kāi)始下道工序施工。

3.5 拔鋼板樁

全部施工環(huán)節(jié)結(jié)束后，通過(guò)拔樁機(jī)將鋼板樁頭部夾住后持續(xù)振動(dòng)2min，待樁體周?chē)馏w松動(dòng)并表現(xiàn)出液化狀態(tài)后，緩慢拉拔鋼板樁。在拉拔過(guò)程中若出現(xiàn)拉拔困難，則應(yīng)立即停止，繼續(xù)振動(dòng)2min后向下錘擊1.0m左右深度，再進(jìn)行拉拔。重復(fù)以上操作，直至完全拔除鋼板樁。

4 結(jié) 論

綜上所述，與砂包圍堰和填土圍堰相比，鋼板樁圍堰在九江市彭澤縣余家堰灌區(qū)節(jié)水配套改造工程渠道中的應(yīng)用有助于加快施工進(jìn)度、簡(jiǎn)化施工過(guò)程、縮小占地空間、降低施工成本，且鋼板樁具有較高的重復(fù)利用率，安全，環(huán)保。本工程施工經(jīng)驗(yàn)可為拉森鋼板樁施工技術(shù)在窄河堤岸整治、大水深、急水流以及不適宜使用砂包圍堰、填土圍堰的淤泥及粉細(xì)砂軟基工程施工中的應(yīng)用提供借鑒參考。