某工程鋼板樁施工要點解算及監測點布控研究

趙勇

摘要：鋼板裝防滲在工程中的應用以來取得了很好的成果。本文介紹了某水域工程中利用鋼板樁加固圍堰的施工過程，以及鋼板樁穩定系數、安全系數的解算。探討了具體的打設、施工方法。具體探究了施工過程中的穩定性監測以及安全防護措施。對相似工程的安全施工有一定的指導作用。

Abstract： Steel plate anti-seepage has achieved good results in the application along the these years. This paper introduces the construction process of using steel sheet piles to reinforce cofferdams in a section of the project engineering， and the calculation of the stability coefficient and safety factor of steel sheet piles， having discussed the specific design and construction methods. There is a common guiding role for the safe construction of similar projects.

關鍵詞：鋼板樁；安全系數；監測；施工

Key words： steel plate；safety factor；monitor；construction

中圖分類號：TV871.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2019）02-0134-04

1 工程概況

近年來鋼板樁，在長江沿線工程中應用以來，取得了很好的成果。學者徐衛軍[1]等研究了鋼板樁的防滲性能，發現利用鋼板樁以后施工區域內建筑物的穩定性顯著提高了。本文介紹的工程中某水域其中一段落成洲丁壩根部位置處有一在建甘泉水閘的鋼板樁施工。由于落成洲整治建筑物完工后，丁壩根部一定范圍內將產生淤泥，為防止淤泥對水閘引水，排水產生影響，根據設計圖紙內容，在水閘相接處新建箱涵，箱涵為鋼筋混泥土結構。地基處理采用旋噴樁進行加固。施工內容共包括旋噴樁393根，取排水箱涵9個。端部斷面圖1所示。

施工順序對于鋼板樁的穩定性影響很大，李亮[2]將傳統的施工方法改進為先抽水后設置支撐系統，最后再一次性抽水到底的方法，通過工程應用發現該方法能有效地控制鋼板樁及土體的變形。為了后續作業的干地施工，進行鋼板樁臨時圍堰的施工。箱涵結構段端頭（里程K0+064.68和K0+067.08）采用雙層拉森鋼板樁，樁間采用回填粘性土的方式完成鋼板樁臨時圍堰的施工，箱涵結構段兩側（里程上約為：K0+042.48～K0+067.08）以上打設雙層鋼板樁（見鋼板樁布置示意圖）。鋼板樁打設順序為水上向陸側施工。學者蘭文斌[3]也就鋼板樁的施工細節以及檢測問題進行了探討。

2 鋼板樁穩定系數、安全系數解算

2.1 設計參數

鑒于本次施工期限與施工區域地質情況，采用有效應力參數計算分析。

2.1.1 高程、平面坐標系統

本工程高程采用85國家高程系統；水深基準面為理論最低潮面；坐標采用北京54坐標系。

2.1.2 設計水位

本方案在枯水期臨時施工，依據現場實際情況，施工期平均水位為+2.0m，低水位為-0.47m，施工期高水位為

+3.0m。

2.1.3 其它計算參數

①樁頂高程：+4.0m

②河床標高：A-A為-1.5m，B-B為+0.5m，C-C和D-D為+3.2m。

③本工程按臨時建筑物考慮。

④本工程鋼板樁三面布置，總體布置呈U形，并與土石圍堰構成矩形封閉區域。

⑤鋼板樁采用國產SP-Ⅲ型拉森鋼板樁。

2.1.4 本次施工所用的鋼板樁規格表如表1所示。

2.2 計算方法

2.3.1 泥面高程-1.5m情況

本區域鋼板樁頂高程距泥面距離較大，需要較大的入土深度來維持穩定，較深的入土深度對鋼板樁約束較大，可認為樁端固定支承，為懸臂式鋼板樁擋土墻。

本區域采用長度為12m的鋼板樁并在鋼板樁圍堰內側采用黏土加壓確保穩定[4]。加壓黏土頂高程由試算確定。試算理論依據為主動土壓力與被動土壓力對樁趾的力矩相等。樁趾高程為4-12=-8m設加壓黏土頂高程為x。

3 鋼板樁打設、拆除施工方法

3.1 鋼板樁打設施工方法

3.1.1 設備選擇

鋼板樁計劃采用SP-Ⅲ型拉森鋼板樁，拉森Ⅲ型鋼板樁寬度適中，抗彎性能好，其主要技術參數為：W=1600cm3，g=6 0kg/m，依地質資料及作業條件決定選用端部鋼板樁長度為12m，計劃鋼板樁入土深度達樁長0.5倍以上。鋼板樁打設采用鋼板樁打拔樁機進行施工。打拔樁機為挖掘機（日立400）加振動錘改裝而成 ，激振力400kN。李紹敏[5]等研究了22m長的拉森桿在蓄水工程中做永久圍堰的應用，結果證明效果很好。

3.1.2 施工方法

3.1.2.1 測量定位

首先采用測量設備精確定位鋼板樁位置，并沿線做好標記，定出鋼板樁圍堰的軸線，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。

3.1.2.2 鋼板樁打設

完成測量放線后，由震動式打樁機逐根打設，打樁機吊起鋼板樁，人工扶正就位注意樁頂高程不宜相差太大，現場以泥面標高-0.5m為分界線，低處采用12m長的樁，高處采用9m長的樁。部分鋼板樁需要在水上進行打設施工，將振動式打樁機吊裝至方駁上，按照水上旋噴樁定位方法進行定位施工，打設控制偏差采用旋噴樁偏差控制標準。為確保成品質量，鋼板樁與旋噴樁施工間隔時間在13天左右。鋼板樁打設順序示意圖（內側A-B-C-D-E-F、外側H-I-J-K-L-M）如圖3所示。

3.1.2.3 雙層鋼板樁內部填充

箱涵端頭鋼板樁打設完成后，在鋼板樁內側加裝撐桿拉固，最后采用粘性土進行填充（填充標高+3m），確保鋼板樁的密閉性。鋼板樁打設頂標高為+4m，其余部分盡量全部入泥，兩層鋼板樁間距控制為2.4m，現場備一臺潛水泵（型號QW32-12-15-1.1，揚程15m），如發現鋼板樁內有滲透現象及時排水。

鋼板樁施工過程中，應按照預設位置準確定位，在已施工旋噴樁區域應放緩施工速度，嚴密觀測施工區域，發現偏位現象應立即停止施工，矯正位置以后重新打設鋼板樁。

3.1.2.4 鋼板樁穩性觀測

鋼板樁施工完成后，每3天/次對鋼板樁的滲水、位移、沉降等情況進行觀測，若有異常情況需加密觀測頻率。

跟蹤觀測滲水情況，若發現局部滲水較多，可采取抽水、填充粘土等措施。

若發現鋼板樁有位移情況，可采用增加拉桿，增加鋼絲纜鏈接等措施。

3.2 鋼板樁拆除施工方法

根據施工方案，在完成回填塊石后，需對鋼板樁進行拆除，以進行后續的施工。鋼板樁拆除時，先用打拔樁機夾住鋼板樁頭部振動1min～2min，使鋼板樁周圍的土松動，減少土對樁的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔樁時注意樁機的負荷情況，發現上拔困難或拔不上來時，停止拔樁，先振動1min～2min后再往下錘0.5m～1.0m再往上振拔，如此反復將鋼板樁逐根拔出。鋼板樁在拆除過程中應注意已施工旋噴樁的成品保護。

3.3 打拔拉森鋼板樁安全操作規程

①吊機或震錘工作時發現異常，應立即停車檢查。

②作業點地面應平坦，挖掘機吊鋼板樁轉頭時應注意勻速，防止船舶晃動劇烈造成事故。

③吊樁時要用專用的鋼絲繩和鎖扣扣緊樁身，并輕起輕放。打拔樁前要檢查震錘是否夾緊，防止應震錘未夾緊損壞鋼板裝或造成事故。

④作業范圍內嚴禁站人，以防各種突發事件造成事故。

⑤打拔樁嚴禁超負荷作業，不準超力矩，仰角也不得超過限度，以防“翻車”“折臂”事故。

⑥嚴禁非專業人員作業。回轉操作要平穩地進行，盡量減少鋼板裝的擺動。

⑦不得在風力超過6級及大雨、雪、霧等惡劣天氣下作業。

⑧隨時檢查鋼板樁是否完好，發現彎曲要及時加撐并采取安全措施。

⑨嚴禁非司機作業。回轉操作要平穩地接觸回轉離合器，盡量減少鋼板裝的擺動，起吊時應先鳴笛示警，要穩妥操作。

⑩要統一信號，專人指揮，夜間作業，必須有良好的照明。

4 結語

在水域工程施工的過程中，鋼板樁是使用增大了建筑物的安全系數，減少了事故的發生，對提高生產經濟效益有很大的作用。本文針對某落成洲施工中圍堰的鋼板樁應用，計算了鋼板樁的穩定性，及其安全系數。并且針對施工中的打設拆除等探討了相應的操作方法，并且布置了監測點，提出了相應的監測控制要點。對類似工程具有一定的指導作用。

參考文獻：

[1]徐衛軍，馬水山.長江堤防鋼板樁防滲工程安全監測[J].人民長江，2001（04）：6-8.

[2]李亮.施工順序對鋼板樁圍堰安全性的影響[J].交通科技，2018（03）：94-97.

[3]蘭文斌.某橋梁工程鋼板樁支護設計、施工與監測[J].科技展望，2016，26（16）：23.

[4]趙挺生，周萌，唐菁菁，杜婷.某鋼板樁圍堰施工監測與分析[J].結構工程師，2012，28（01）：140-145.

[5]李紹敏，王鵬.拉森鋼板樁在蓄水池工程中的應用[J].中國水運（下半月），2017，17（03）：138-140.