拉森鋼板樁在黃浦江圍堰中的應用

摘 要：本文介紹了徐匯濱江出水箱涵在黃浦江岸高水位施工前，對施工范圍進行拉森鋼板樁圍堰的設計及施工經驗。筆者在徐匯濱江施工期間，成功實現了三個拉森鋼板樁圍堰，在施工中的工期節省、降低成本、及水土保護等各方面取得了的寶貴的經驗，供相關學者在具體實施過程中借鑒。

關鍵詞：圍堰 拉森鋼板樁 黃浦江 水土保護 施工 設計

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（b）-0050-03

Application of Larsen steel sheet pile cofferdam of the Huangpu River

Wei Fuhua

（shanghai hydraulic engineering waterworks co.，ltd，shanghai，201612）

Abstract： The article introduces the design and construction experience of Larsen steel sheet pile cofferdam for the construction area before the high water construction of the water box culvert in in Xuhui Binjiang Huangpu River. During the the construction of Xuhui Binjiang，the author successfully implementated in three Larsen steel sheet pile cofferdam. Gain valuable experience in shorten the construction period，cut the cost and soil and water conservation.And this can be used for reference for scholars in the concrete implementation process.

Key Words：Cofferdam；Larsen steel sheet pile；Huangpu River；Soil and water conservation；Construction；Design

1 工程概況

1.1 地理位置與形勢

新宛平排水泵站出水箱涵工程地處黃浦江西岸，在黃浦江接近90°轉彎的水流地帶，且長時間受水流及潮水倒灌的影響，該處護岸受到水力刷深影響較大，已經形成水深達到9 m之多。因此在該處施工排水口箱涵難度大，需要對江岸設置一個牢固的防滲圍堰，確保施工范圍是干地，方能確保工程順利進行。經過各種方案比較，采納拉森鋼板樁雙排圍堰設置，能很好地解決防滲圍堰要求。具體位置如圖1所示。

1.2 圍堰要求

根據設計定性要求及實際情況，先施工出水口段兩側約100 m范圍的防汛墻。結合20 m長的預制方、板樁的施工及防汛墻以內的拉森鋼板樁支護施工方案共同實施。圍堰設置在排放口前2 m（施工凈距）左右位置處，圍堰包圍排放口，以滿足施工要求為準。圍堰施工之前須先拆除部分原建碼頭結構，只可拆除碼頭頂層的梁板結構，切不可破壞碼頭樁基及承臺。待圍堰拆除后，應依原樣恢復碼頭結構。出口施工時采用臨時圍堰，確保施工期間止水效果，同時要確保安全，施工完畢后應全部拆除，按原樣恢復原碼頭結構。

2 圍堰設計

2.1 設計依據

（1）設計院提供的施工藍圖及圍堰定性要求。（2）有關的施工技術規范。（3）現場勘察過的實際施工環境情況。（4）黃浦公園潮位站的潮汐表，并經過現場水位觀測調整。

2.2 圍堰結構設計參數

排放口箱涵與黃浦江相接，寬度為 27.2 m，箱涵口底板標高為-1.0 m，灘地標高約-4.5 m（吳淞），現狀泥面線坡度約1∶1～1∶2，坡度較陡，施工難度較大。綜合考慮造價及施工現場的實際情況，盡可能用最小成本來完成圍堰的施工。因此圍堰設置在北票碼頭上，靠近一級防汛墻位置，確保出水箱涵的干地施工。

考慮多方面原因，本圍堰設計方案做如下設計。

（1）由于防滲要求高，施工圍堰必須斷水，因此考慮使用雙排拉森鋼板樁圍堰，寬度為4.5 m。其中內排拉森鋼板樁約40延米，外排樁約60延米。

（2）根據本工程非汛期臨時防汛墻標高5.15 m，圍堰頂高度設計為5.5 m，滿足非汛期防汛要求。

（3）根據設計意圖，以及現場結構的斷面形式，以避開老樁施工圍堰為原則，設計拉森鋼板樁的斷面形式，第一排拉森鋼板樁距離一級防汛墻軸線2.5 m，第二排拉森鋼板樁距離一級防汛墻7 m，雙排圍堰長度約50 m（按實調整）。

（4）拉錨采用Φ32的對拉螺桿，每4 m設置一組拉錨；橫向圍檁采用雙排25 cm槽鋼，并用槽鋼作為支撐牛腿，拉錨及圍檁的固定采用Φ20鐵板焊接而成。

（5）圍堰與板樁之間采用高壓旋噴樁止水，旋噴樁長度應比灘地標高深4 m，即L=14 m，樁徑為800 mm，間距為600 mm，即搭接為200 mm。

根據以上五條原則繪制圍堰平面示意圖如圖2所示，斷面示意圖如圖3所示。

3 拉森鋼板樁圍堰施工方法

3.1 圍堰施工部署

考慮到本圍堰與箱涵及防汛墻的施工配合問題，本圍堰方案計劃在臨時防汛墻已經砌筑完畢并驗收合格后，且方、板樁施工完成后進行。施工時從上游往下游方向施工，內外拉森鋼板樁圍堰同時施工，施工完成一工作段后立即進行拉錨圍檁，直到全部拉森鋼板樁圍堰完成。施工完成后，即可在低潮位時鋪設土工布，并采用粘土回填堤芯。回填粘性土完畢后即可在圍堰與板樁接頭處采用高壓旋噴樁止水，從而確保圍堰達到預期止水效果。

3.2 圍堰施工工藝流程

圍堰的施工流程如圖4所示。

3.3 圍堰施工方法

3.3.1 施工準備工作

（1）測量放樣。

根據測繪院提供的工程測量成果資料，選擇適合本工程圍堰的控制點進行測量放樣，遵照《工程測量規范》，采用檢測合格的全站儀進行平面控制測量，確保圍堰軸線的準確性。采用檢校合格的水準儀進行高程控制，復測原始灘地高程以及實施控制圍堰頂高程。

（2）設備進場準備。

本工程的鋼板樁擬采用吊機振動錘施打。根據地質資料，拉森鋼板樁施打位置主要在2、3、4層土體上，根據樁底貫入度N，拉森鋼板樁長度取15 m，振動錘振幅As則按下式計算：As=√（1.6N+L）

投入拉森鋼板樁打拔樁機1臺施工，型號為50 t履帶吊機結合D60懸掛電動振動錘。其振動力約600 kN，錘重4 t。

（3）材料進場準備用量。

根據圍堰的設計計算工程量，以準備充足的材料，并做好相關的協調保養工作。物資準備充分，便于施工各工序有機連接起來，縮短圍堰施工工期。

（4）人員進場準備。

圍堰施工時準備充足的施工人員，一方面準備陸上袋裝土；另一方面在恰當時機趕潮施工，鋪設圍堰棱體。

（5）板樁完成。

在防汛墻及出水箱涵的方板樁施工完成后進行拉森鋼板樁圍堰，可以節省施工工期，同時有利于圍堰的獨立完成，箱涵的基坑支撐也可單獨考慮止水防滲設計。

（6）老碼頭破除。

由于拉森鋼板樁設置在老碼頭上，因此必須提前將老碼頭破除。

3.3.2 施打拉森鋼板樁、圍檁及拉錨

根據圍堰的設計結構形式，先從上游往下游施打拉森鋼板樁。根據打樁機的特點及工作環境，考慮拉森鋼板樁分段分單元逐步向下游推進，具體施工方法如下。

（1）先由測量人員定出鋼板樁圍堰的軸線，可每隔一定距離設置導向樁，導向樁直接使用鋼板樁，然后掛繩線作為導線，打樁時利用導線控制鋼板樁的軸線。

（2）準備樁帽及送樁：打樁機吊起鋼板樁，人工扶正就位。

（3）單樁逐根連續施打，注意樁頂高程不宜相差太大。

（4）考慮每10 m作為一個工作單元，第一工作單元完成后，即可進行圍檁施工。圍檁施工分二檔進行，在退潮后進行作業，施工時考慮人工配合挖機進行，先將拉錨螺桿穿孔連接兩排拉森鋼板樁，再用挖機將槽鋼吊至錨桿處，人工配合固定，并及時用電焊將槽鋼焊接，圍檁結構詳見圖5。

（5）第一工作單元結束后，在該單元圍堰頂上鋪設道板，設備向前推進10 m左右，繼續往前逐步施打，循環操作。

3.3.3 土工布鋪設、粘土填芯

根據設計斷面，將250 g/m2土工布縫制成若干整塊，利用人工趕潮將已縫制成型的土工布鋪設在堰體內，注意鋪設過程中考慮土工布的搭接。土工布鋪設完畢，即用挖機回填粘土壓實，防止漲潮致使土工布漂浮。回填時采用挖機等設備捶擊土方分層壓實，直到圍堰完全填筑到5.5 m高程。

3.3.4 旋噴樁止水防滲

針對拉森鋼板樁與板樁相接處的防滲止水，本方案擬采用高壓旋噴樁方式對土體進行加固防滲。本方案采用接桿式旋噴樁機進行兩重管高壓旋噴施工，樁機平面尺寸1.6 m×2.3 m、高度2.6 m、每根鉆桿長度1.5 m。

出水箱涵、防汛墻施工及圍堰拆除（略）。

4 拉森鋼板樁的施工中遇到的問題及處理

由于地質結構復雜，鋼板樁打拔施工中常遇到一些難題，常采用如下幾點辦法解決。

（1）外排拉森鋼板樁位置可能碰到原斜樁的應急處理措施，視具體實際情況擬采用以下三種處理方式進行：①在斜樁的范圍內施工時應減慢施工速度，如僅有1～2 m深度的影響，則可停止往下施工，不考慮采用其他處理措施；②如超過2 m，則可采用繞開該樁，具體處理方法為：將2 m范圍內已施工完畢的拉森鋼板樁拔起，改變原拉森鋼板樁的設計軸線，往防汛墻方向移動2米左右進行施工；③如第②種方案實施不了，則可采用高壓旋噴樁斜打，對該障礙樁的位置進行土體加固，從而同樣達到防滲止水的效果。

（2）打樁過程中有時遇上大的塊石或其它不明障礙物，導致鋼板樁打入深度不夠，采用轉角樁或弧形樁繞過障礙物。

（3）拉森鋼板樁雜填土地段擠進過程中受到石塊等側向擠壓作用力大小不同容易發生偏斜，采取以下措施進行糾偏：在發生偏斜位置將鋼板樁往上拔1.0～2.0 m，再往下錘進，如此上下往復振拔數次，可使大的塊石被振碎或使其發生位移，讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁的傾斜度。

（4）鋼板樁沿軸線傾斜度較大時，采用異形樁來糾正，異形樁一般為上寬下窄和寬度大于或小于標準寬度的板樁，異形樁可根據實際傾斜度進行焊接加工；傾斜度較小時也可以用卷揚機或葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘擊。

（5）在基礎較軟處，有時發生施工當時將鄰樁帶入現象，采用的措施是把相鄰的數根樁焊接在一起，并且在施打該樁的連接鎖口上涂以黃油等潤滑劑減少阻力。

5 拉森鋼板樁圍堰的優缺點

5.1 優點

（1）拉森鋼板樁圍堰，能在較深的水深中施工。（2）能抵抗水流的沖刷，拆除也方便。（3）與土圍堰相比，拉森鋼板樁圍堰對水土保護、環境保護具有一定的優勢。（4）施工速度快，能節省工期。

5.2 缺點

（1）機械操作，施工時有一定的安全隱患，需要施工一段、圍護一段。需要專人統一指揮。（2）拉森鋼板樁租賃使用，若施工工期長，則租賃費用大，產生變形，則需要圍護，施工成本大、圍護費用高。

盡管拉森鋼板樁存在一定的缺點，但是在黃浦江已經實施成功三個拉森鋼板樁圍堰，其方法可在黃浦江及蘇州河內廣泛應用。

參考文獻

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