低等级通航河道中的围堰施工.doc

低等级通航河道中的围堰施工中铁十九局集团第二工程有限公司 张海波 摘 要：312国道苏州高新区段改建工程高架桥跨越浒光运河，其中两座承台位于水中，承台施工受河道宽度制约，工期紧，难度大。利用钢管桩竹篱组合围堰，结合二者优点，有效地减小围堰体积，增强围堰的整体稳定性，同时施工速度快，效益好。 关键词：钢管桩，竹篱，围堰，结构设计，施工。1 工程概况312国道苏州高新区段改建工程分为路基和高架桥两部分，其中高架桥上部结构采用装配式部分预应力砼连续箱梁，桥面标准宽度22m，跨径20.5m30m不等。下部结构采用双柱式大悬臂盖梁，盖梁为预应力结构，哑铃型承台，钻孔灌注桩基础。 193号、194号承台位于浒光运河水中，采用低桩承台形式，全部设置在河床以下，承台厚2.0m，底标高为-2.547m，外形结构的最大平面尺寸为630cm1100cm。浒光运河为六级通航河道，通航净空要求为22m4.5m，桥址处水面宽约38m，水中两承台的设计净距离为19.0m，施工承台时围堰势必压缩通航净空，围堰的结构设计要考虑体积不能过大尽可能少占用航道保证通航，又要考虑可能受到船只撞击需具有足够的稳定性。2 桥址处自然条件2.1 水文条件浒光运河属于长江流域太湖水系，上下游分别连通京杭运河和太湖，河流无明显坡降，流速不大，河床无明显冲刷现象，水位基本稳定，随季节性变化而变化，年最大潮水发生在梅雨季节，最高水位+2.549m，最大水深约4.0m，施工时桥址处水深2.1m，水位+1.1m。2.2 地质条件桥址处隶属于西部冲湖积高亢平原区，河底以下66.6m范围内为亚粘土粘土层，为上更新统冲湖积相沉积，灰黄色，硬塑，夹铁锰质结核，偶夹硬塑状亚粘土，透水性较差。3 围堰结构设计3.1 方案比选常用的围堰形式有土石围堰、钢板桩围堰、钢套箱、沉井等，结合本工程的特点，综合结构稳定性，占用体积，工期，成本，施工难易度等方面比较，最终选用钢管桩竹篱组合围堰。围堰方案比选见表1。表1围堰方案比选 结构形式 稳定性 占用体积 工期 成本 施工难易 优缺点 土石堰 较差 大 短 低 施工简单 经济，但安全性差，占用体积大 钢板桩围堰 较高 小 短 低 闭合较难 防水性较差，施工精度要求较高钢套箱 高 大 长 高 制作复杂 工期长，造价高沉井 高 中 长 高 不易安拆 工期长，较笨重，不易拆除钢管桩竹篱堰 高 中 短 低 施工简单 安拆便捷，成本低，工期短3.2 钢管桩竹篱组合围堰结构围堰平面呈矩形，平面最大外尺寸为1420cm890cm，为不使压缩流水断面过多，同时保证具有一定的通航能力，两围堰间的净距设置为15.8m，围堰内基底尺寸比承台设计平面尺寸每边大20cm，围堰内尺寸比基底每边大100cm（靠近河岸一侧为50cm），考虑到承台设计位置有部分在河岸中，河岸土质较好，故河岸一侧不设置围堰，基坑开挖时同陆地上一样放坡开挖。基坑开挖断面见图1。 图1 基坑开挖横断面 围堰主体由框架和填料两部分组成，框架由两排300mm，8mm钢管桩、竹篱片和土工布构成，每排钢管桩按90cm的中心间距插打，钢管桩在围堰横断面方向的净距即填料宽度为1.0m，钢管桩打设完成后在其内侧挂设竹篱和土工布，竹篱和土工布需要在陆地上连接成整体然后在水中下沉到设计位置。填料选用优质粘性土，利用水上挖泥船水平层填筑。填料填充完毕后，在钢管桩顶部设置对拉拉杆，以加强围堰整体稳定性，在钢管桩外侧抛填粘土袋缓冲围堰可能受到的撞击力同时也起到一定的防渗防冲刷的作用。围堰结构见图2。图2 组合围堰横断面图4 围堰施工4.1 准备工作施工用的打桩船、液压挖泥船由运河抵达现场，所需材料如钢管桩、竹篱片、土工布等由陆地运输到现场。用竹竿插入河中作为控制点进行粗略放样，放样误差控制在10cm以内。4.2 框架施工 钢管桩利用打桩船下沉，钢管桩单根选用10m以上长度，入土深度不小于6m，打桩时桩顶设置桩帽，防止打设过程中变形过大影响使用，插打顺序按照先纵向后横向（以水流方向为纵向）先内侧后外侧的顺序进行。打设时根据放样控制点拉线定位，打桩船要抛锚定位牢固，打桩机架导轨要垂直，打桩过程中要随时检查桩的垂直度，如发现移位垂直度过大应及时纠正或重新打设，桩的中心偏差控制在5mm，垂直度不大于1%。 为防止围堰填土后受流水冲刷而流失，钢管桩打设完成后在内侧满挂竹篱片和土工布，竹篱片和土工布需绑扎在一起整体下沉到水中。先在岸上将单片竹篱绑扎连接成设计尺寸，注意两片之间的搭接长度大于10cm，且要保证水平方向上的搭接中心间距与同一位置钢管桩中心间距相同（90cm），以使竹篱安装时水平搭接中心与钢管桩中心重合，竹篱连接成整片后在其上挂设无纺土工布，土工布要覆盖住竹篱，两者通过铁丝绑扎固定。利用QY16起重机在岸上将绑扎完成的竹篱和土工布下沉安设，下沉时竹篱底部需坠上重物（如石块）以保证不受浮力影响顺利下沉到设计位置，下沉结束后将竹篱同相应处的钢管桩绑扎固定。4.3 填料施工 填料选用优质粘土，根据现场实际地质情况，两岸的粘土适合填筑，利用液压挖泥船从两岸挖土装船运至施工区域，用抓斗抓土回填形成围堰坝体。钢管桩下沉后，竹篱入水前，应利用抓斗将坝体范围内河底淤泥清理干净，抓斗放入时要小心不得碰撞钢管桩。围堰坝体填筑时由一端向另一端徐徐推进，一边填土一边整平，填土要不间断施工，以免造成过多的淤泥夹在坝体内，从而影响坝体强度和防渗性。坝体采用水中填土的施工方法，土体的沉降量较大，因此在整个施工过程中要不断观察围堰的变化情况，对下沉明显的地方要引起重视，作为坝体的薄弱环节谨慎处理，加高土体到设计高度时要多留一些预留量，填土下沉结束后的最终高度要高出最高水位50cm以上。4.4 防护措施围堰除承受水压力外，因通航净宽减小，最不利的荷载可能来自船只的撞击，从加强围堰整体性和缓冲所受船只撞击力两方面考虑做好围堰的防护工作：钢管桩顶每隔一排设置一组对拉拉杆，拉杆采用12mm圆钢制作，利用两根48mm钢管作为拉杆着力的横肋，通过螺母在其上紧固，拉杆加固需在土体填筑完成后立即施工；围堰外侧填抛底宽约1.0m，顶宽约0.5m的粘土袋，粘土袋顶部略高于施工时水位，粘土袋在船只撞击围堰时起到缓冲的作用同时也起到一定的防渗作用。4.5 施工注意事项 填土需选用优质粘土，不得选用建筑垃圾及淤泥，土方需采用专门的设备提取，不得含有大块和块石，否则易引起围堰渗水；填土是靠自重自然沉降密实，因此填筑时要注意按顺序层层上填，逐步上升；填土尽可能的一气呵成，注重填土的连续性，保证填料介质的均匀分布，以利提高围堰坝体的防渗性和强度；土工布一定要覆盖住竹篱，施工时注意不得在土工布上留有较大孔洞，否则易造成土方流失；考虑到运河有通航要求，施工时不可避免要占用河道，施工时尽可能在夜间进行，白天施工时应考虑采取间歇式作业，并在上下游设置警示牌，施工船只尽量避免过往船只，夜间施工要在上下游各50m处挂设红灯警示；与当地气象部门及时取得联系，获得未来三天内的天气情况，遇有大风大雨要停止施工。5 围堰使用情况填土完成7天后，围堰内开始抽水并进行基坑开挖，发现坝体有少量渗水，基底也有少量流砂现象，但总的渗水量不大，在基底设置汇水沟，利用潜水泵抽水保证基坑无水作业，另外在基底浇注一层15cm厚C25素砼，以达到封闭基坑渗水便于施工作业的目的；从围堰完成到拆除历时二个月时间，这期间由于围堰处通航净宽变窄，船只对水上交通有一定的影响，运河中的船只以200吨以下铁驳船为主，在此交错时偶有擦碰围堰的事情发生，但围堰始终完好无损，完全满足使用要求。6 结束语 钢管桩竹篱组合围堰结合了钢围堰强度大与土围堰施工方便防渗好的优点，满足了特殊情况下的施工要