围堰钢板桩防渗施工技术应用

围堰钢板桩防渗施工技术应用

张元维

身份证号：45020319771120xxxx；钦州市青年水闸水利电力管理处广西钦州535000

摘要：近年来，我国水利工程基础设施建设发展迅速，安全生产形势严峻。如何在确保安全的前提下按照预定的质量、工期目标，完成工程建设，发挥工程效益尤为重要。文章着重从青年水闸枢纽工程中土石围堰钢板桩防渗施工技术入手，详尽分析了防渗钢板桩的作用，施工过程，施工质量控制等做重点论述，以供同类项目参考。

关键词：水利工程；围堰；钢板桩防渗施工；质量控制及检验

近年来，大量的水利工程正在实施除险加固和建设。这些工程的除险加固和建设对保障人民群众生命财产安全、对地方经济发展起到重要作用。但是我们应当看到，尽管当前水利工程质量总体水平有所提高，但质量问题仍然不少，安全事故时有发生。这里有监管方面的因素，也有施工技术层面的原因。如何采取有效措施，提高水利工程施工技术水平，确保工程施工安全是当前重要课题之一。本文从工程实例出发，对水利工程中围堰钢板桩防渗施工技术做较为详尽的阐述。

一、工程概况

青年水闸位于广西沿海钦江流域下游的钦州市城郊，闸址距离钦州市中心约5km。工程于1959年动工兴建，1960年基本建成，是一座以防洪、灌溉、城市供水为主，兼顾发电、航运等综合利用的水利枢纽工程。水闸集水面积2140km2，正常蓄水位▽8.5m，总库容6150万m3（校核水位对应库容），设计引水流量11.3m3/s，洪水期设计最大过闸流量3610m3/s，属中型水库，大（2）型水闸。

本案青年水闸除险加固拆除原拦河闸及船闸，原址重建拦河闸，规划三级船闸布置。枢纽建筑物主要由拦河闸工程、左右岸接头重力坝工程、右岸进水渠工程、水保及环保工程、交通及附属工程等。本工程等别为接头重力坝闸坝、两岸重力坝、电站进水渠、消力池等主要建筑物按2级设计，其它次要建筑物按3级设计。水闸枢纽主要建筑物按50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。闸下游消能防冲（消力池）设计洪水标准按50年一遇考虑。

新设电站进水渠挡洪2孔2扇工作闸门、拦河闸12孔12扇工作闸门和12孔2扇检修闸门。挡洪检修闸门孔口尺寸（宽x高）6.5米×3.5米，拦河闸检修闸门孔口尺寸（宽x高）9.0米×5.6米。拦河闸工作闸门采用尺寸9.0米×5.6米露顶式平面滑动钢闸门。共安装12台拦河闸工作闸门QP-2*160KN卷扬式启闭机，2台进水渠工作闸门QP-2*100KN卷扬式启闭机，2台检修闸门MD-2*100KN电动葫芦。

二、钢板桩围堰防渗施工设计

青年水闸除险加固工程项目资金下达后建设单位即开始进行招标等施工准备工作，2016年1月4日开工建设。由于开工期离钦江枯水期结束时间较短，汛期（4~9月为汛期）将至，已错过了水利工程施工黄金期。加上本枢纽工程运行条件特殊，为确保最低▽8.5m的唯一城市供水水位，不能放干库容全段围堰导流施工。本工程围堰基础为淤泥、砂砾层和风化岩，存在基础渗透稳定问题，因此原设计为分段围堰导流施工，围堰基础防渗方案为土石围堰高压旋喷灌浆防渗方式。为了确保施工期度汛安全，城市供水安全，必须要在4月底前拆除一期土石围堰。经参建各方会议讨论决定，对土石围堰防渗方式进行设计变更，把土石围堰高压旋喷灌浆防渗方式改为钢板桩防渗方式。

采用拉森槽形钢板桩（下图一）施工，其尺寸分别为6000mm×400mm×14.5mm、9000mm×400mm×14.5mm、12000mm×400mm×14.5mm三种，上游为9m及12m，下游为6m。施工中直接选用2台310打桩机打桩，打钢板桩时选用较轻型桩架，一般锤重宜大于桩重，锤击能要适当。

图一

本案仅以右岸一期围堰为例分析。上游土石围堰采用9米长钢板桩围堰防渗，沿土石围堰轴线布置。钢板桩围堰在土石围堰背水面起点为横向围堰与岸坡衔接处，止点为坝轴线；钢板桩围堰在土石围堰迎水面起点为土石围堰横纵拐角衔接部，止点为坝轴线。钢板桩围堰防渗轴线内侧长144米，外侧长99米。下游土石围堰采用6米长钢板桩围堰防渗，自旧一级消力池末端处往下游沿土石围堰轴线内侧布置，一直延续至下游横向围堰与岸坡衔接处。总长177米（方案布置详见下图二）。

图二

三、土石围堰钢板桩防渗施工

（一）施工流程

钢板桩防渗体施工的主要工艺流程为：围堰填筑→定位放线确定钢板桩线路→钢板桩运输到位→打桩机械安装到位→钢板桩起吊→钢板桩竖直定位与夹持→插打钢板桩。

（二）施工方法

钢板桩施工采用单根插打法，该法施工速度快，样架高度相对较低。位于斜坡上的钢板桩需采用2次打桩，必要时采用氧割切断钢板桩。为防止钢板桩倾斜，避免先打入的钢板桩被打入的桩带入土中，在一根桩打入后，应与前一根桩焊牢。

打桩前需对钢板桩逐根检查，对锈蚀、变形的钢板桩应及时调整，以减小钢板桩锁口阻力。在软土中打桩时，由于锁口处阻力大于钢板桩周围的土体阻力，使钢板桩向前进方向倾斜。当钢板桩发生倾斜时必须及时调整，或采用特质的异型钢板桩纠偏。钢板桩施工程序为：开挖施工平台、安装施工样架、沿样架插打钢板桩、拆除施工样架至另一工作面。

施工样架安装及钢板桩插打时应符合以下要求：①选择钢板桩的安装和插打样架形式，样架一般采用钢板桩生产厂家提供的定型样架；②选择起重安装设备，首先采用小型吊车安装55000～80000kg油压履带式吊车，再采用55000～80000油压履带式吊车吊装钢板桩；③施工样架的安装程序应为：将样架的2根支柱打入地基；用起重机将框架沿支柱提升至安装位置并固定；将支柱和框架拼装成整体，调整校准其位置并使其成水平；④钢板桩的拼装与插打应注意：施工样架安装完毕后，便可进行钢板桩的拼装工程，采用起重机吊起来振动锤连续作业；钢板桩预先用平板车运到现场，堆放于临时堆场；吊桩前，先按设计深度取料，深度不够的钢板桩需要电焊补长至设计深度，长度大于设计深度的钢板桩需裁短至设计深度；最后，按槽型钢板桩的套接顺序逐一打入地基，形成完整的钢板桩防渗墙。

四、质量控制及检验

1、钢板桩桩顶高程符合工艺设计要求。打钢板桩过程中，当导向设备失效，钢板桩顶达到工艺设计高程时，平面位置允许偏差：水中打桩为20cm，陆地打桩为l0cm。

2、经过整修或焊接的钢板桩应做锁口，并通过试验。

3、钢板桩接长时，应采用等强度钢板桩焊接接长，相邻钢板桩接头上下错开2m以上。

4、钢板桩围堰宽度应根据水深、流速、土质和围堰长宽比等因素来确定，但宽度不应少于2.5m。

5、钢板桩因倾斜无法合拢时，应使用特制楔形钢板桩．楔形的上下宽度之差不得超过桩长的2%。

6、施工期间必须进行围堰位移、水平变形的监测、支护体及相应的管线设施位移监测。并做好一天一记录，记录真实、准确。监测人员对监测值的发展和变化应有评述，当接近报警值时应及时通报监理，提请有关部门注意。

五、结束语

围堰钢板桩防渗施工技术具有施工效率高，防渗效果好的特点，而且施工时间也比水泥灌浆防渗缩短一半以上，能快速有效对围堰基础砂砾层进行防渗，钢板桩使用完成后，可以回收循环使用，对环境也不会造成不良影响。通过本项目的实际应用，防渗效果良好，大大缩短了施工工期，确保施工期基坑安全和度汛安全，使青年水闸枢纽工程如期完成拆除重建工作并投入使用，发挥工程效益，值得借鉴并在同类水利工程围堰基础防渗施工中加以推广使用。