水利工程中水闸钢管桩围堰的施工技术

　　摘要:近年来，我国的水利建设处于快速发展的时期，水利工程将担负着防洪、防潮、排涝、灌溉、航运等任务，是一个综合利用的中型水利工程。本文结合了工程实例,论述了钢管桩围堰施工技术在水闸基础工程中的应用。为同类工程提供参考借鉴。
　　关键词:水闸；钢管桩；围堰工程；施工
　　引言
　　某水闸工程设计流量为239m3/s,共4孔,孔口尺寸5.0m×5.0m,闸室长16.0m,底板厚1.2m,底板顶面高程-1.5m,中墩厚1.5m,边墩厚1.0~1.93m。胸墙布置在工作闸门上游(内河侧),闸门采用钢闸门结构,启闭设备为卷扬式启闭机。工作闸门的上、下游均设1道检修门,检修门采用钢叠梁门。在水闸上游设顺水流方向、长5m的钢筋混凝土护坦和长20m的抛石护底;下游设顺水流方向、长5m的钢筋混凝土护坦和长18m的合金网石箱、石笼防冲设施,合金网石笼一直铺设至两侧防洪堤。闸室和上、下游翼墙基础均采用Φ800mm的C25钢筋混凝土钻孔灌注桩处理。
　　1工程概况
　　1.11期围堰工程的初步设想
　　根据工程要求,水闸必须在干地施工,利用围堰进行挡水,水闸施工前必须形成施工围堰,因此,围堰是该水闸工程施工的第1步,也是水闸施工的关键所在。根据招标文件,围堰必须分两期进行,以便互为导流,并确保塘闸上游两岸的居民不会因水闸施工而被淹。根据工期及汛期施工要求,要确保1期围堰在主汛期前可以拆除。
　　1.1.1更改围堰导流方式的好处
　　(1)能够大大缩短工期,工作量大的施工项目可以在枯水期内完成,能确保工程在合同工期内完成。
　　(2)纵围堰左移后,其施工高程有较大提高,降低了纵围堰的施工难度,确保了围堰的整体安全,并且水闸的主要工程量都在非汛期施工,减小了2期围堰度汛的压力。
　　(3)闸室底板的整体浇注施工,确保了底板的施工质量,减少了混凝土浇注次数和混凝土施工缝。
　　1.1.2更改围堰导流方式的弊端
　　(1)加大了施工强度,要求施工安排更加紧凑,施工成本将有较大的提高。
　　(2)采用明渠导流流量较小,渠底冲刷会比较大。要求做好干砌石护底工作,同时可以考虑加灌混凝土以减少糙率,增加抗冲性。但如果有超标准的洪水,将存在一定的风险,拟采取的预案措施是在预留缺口处扒开围堰放水。
　　(3)随着基坑的开挖,将影响纵向围堰与导流明渠的安全。在基坑内侧留有4m宽的工作面,以便在开挖时打设钢管护壁桩,同时要求在围堰临基坑侧采用密排钢管桩,防止基坑挖深后钢管外露而将桩间土挤出。
　　因此,根据水闸工程节点工期和总工期要求,拟调整原招标文件要求的纵围堰施工位置,将纵围堰左移至闸室左边(刺墙位置留出做工作面用),以便闸室整体施工,确保闸室上部结构施工留有足够的时间。在纵围堰内侧留4m宽的工作面,纵围堰左边留9.0m宽的导流明渠,做好明渠干砌石保护,防止水流冲刷。因纵围堰距离闸室底板左边较近,为确保开挖时纵围堰的安全,纵围堰设计考虑打12m长的密排钢管桩维护兼围堰结构。内围堰位于路中塘桥下,由于受桥的影响不能打桩,拟采用充砂管袋围堰,顶宽4m,边坡按1∶1.5放坡。1期工程围堰长度分别为:内围堰40m,纵围堰32.6m,外围堰75m。
　　1.22期围堰
　　2期围堰所包含的工作量有左岸上下游连接段、刺墙等,计划在1期围堰拆除后进行施工,施工时要求做好防汛工作。下游围堰采用1期围堰拆除的钢管桩进行打设,上游围堰采用松木桩打设。纵围堰考虑利用边墩,2期围堰结构与1期围堰相同。主要工程量:Φ219mm钢管桩598根;对拉圆钢1298根,每根长7.5m;28a槽钢700m;20a槽钢324m,每根长4.5m;松木桩392根;竹篱笆2160m2;无纺土工布1080m2;土方20000m3;抛石2000m3。
　　2围堰施工的技术控制
　　2.1围堰设计
　　结合工程实际情况,外围堰与纵围堰采用钢管桩围堰进行施工。内围堰位置处于道中塘桥下,由于受桥的影响不能采用钢管桩施工,故采用充砂管袋围堰进行施工。
　　2.1.1设计标准
　　根据当地水文及潮汐特征,并参照原设计招标文件及水闸工程实际施工位置,围堰选择5年一遇标准。施工围堰设计高潮位3.54m(非汛期P=20%);围堰设计顶高程确定为4.0m,围堰顶部预留超高0.5m,施工时要求达到4.5m以上,并留有抢险余地。
　　导流设计按非汛期5年一遇设计,其流量约为59.2m3/s。该工程水下部分的结构施工均安排在枯水期施工。由于工程施工现场场地十分狭小,布置后的最小断面过水面积为19.25m2,混凝土护坡糙率取0.014,明渠底高程按0.5m设计,渠道坡降1∶2000,下游按非汛期平均潮位1.58m合并计算,则该导流明渠流量为41m3/s,流速2.13m/s,对应上游中塘桥处的洪水位为4.34m,基本上满足原设计的枯水期流量要求。
　　2.1.2围堰布置
　　根据施工现场的实际情况以及水闸设计结构要求,外围堰布置在水闸出水口防冲桩外侧,距离防冲桩净距为2m,内围堰布置于上游钢筋混凝土护坦的上游侧边线位置,并有宽4m以上的工作面位置。
　　2.1.3结构形式
　　以原设计结构形式为基础,适当进行了调整。
　　(1)基础采用土方填平至0.5m高程。采用上游接线工程河道开挖土方,可以边填土边打围堰桩。
　　(2)由于施工时间紧迫,根据以往水闸等钢管桩围堰施工的成功经验,同时为了增强抗弯性能,将原40a槽钢改为Φ219mm钢管桩。
　　(3)因地质情况较好,为淤泥质粉砂土,将钢管桩外露长度与入土深度的比值控制在1~1.5之间。打设总长度根据围堰高度调整,一般为12.5~17.5m。
　　(4)围堰结构。纵向采用钢管围令,横向保留2排钢管对拉,其余采用圆钢对拉,以形成整体结构。采用无纺土工布反滤,平均潮位(约1.5m)以下部分采用黏土闭气,以便固结;平均潮位以上部分采用2m宽的黏土芯墙,两侧采用原土闭气。围堰的宽度。因场地十分狭小,靠江侧又有较大的坡度,宽度范围受限,只能按原设计4m宽。堰顶设计。考虑防汛时留有抢险余地,并可以加高子堰,要求钢管超出设计高程50cm。在整个围堰施工中,对靠近基坑侧的保护是重点,要合理安排施工次序。基础灌注桩必须先行施工,以便地基的加固,对围堰稳定起保护作用;开挖必须采用水力冲挖,并要求分层进行,有足够的放坡,并随时注意观察边坡的稳定情况,以便及时采取保护措施;靠近纵围堰位置的开挖在最后进行。
　　2.2围堰施工
　　2.2.1施工程序
　　根据工期安排和实际地形情况,先施工1期围堰,后施工2期围堰;先施工内围堰,后施工纵围堰和外围堰;围堰施工时,先打桩和两侧土方填筑,后做维护结构,再做土方闭气。逐步分层、间歇加荷,以确保稳定。
　　2.2.2施工方法
　　(1)围堰施工。先进行土方填筑(利用上游河道开挖土方)和钢管桩打设,打桩采用平板驳运输,打桩船打设钢管桩,人工候潮进行钢管桩的接长、钢管围令的焊接、对拉圆钢的焊接、竹篱笆的绑扎、土工布的铺设,用水上小挖掘机进行中间闭气土方的填筑。要求钢管桩打设尽量平直,达到设计要求,进度尽量快,后背槽钢、对拉圆钢、土工布等要根据填土的进展情况同步跟进,填土速度不能太快,要求水平分层进行碾压。土方从上游河道两侧开挖,汽车运至工地。
　　(2)施工排水。排水采用泥浆泵、抽水机、潜水泵等协同进行,抽水时要特别注意观察围堰的安全稳定和围堰的渗漏情况,以便及时采取措施排除隐患。
　　(3)围堰拆除。待水闸基础C25混凝土灌注桩、C35防渗板桩、钢筋混凝土底板、钢筋混凝土闸墩、钢筋混凝土胸墙、交通便桥、检修平台及上下游钢筋混凝土护坦、右侧翼墙等施工完成,基本具备通水条件后,按照工期进度要求,争取早日对1期施工围堰进行拆除,以便2期围堰的早日施工。拆除方法是利用水上小挖掘机挖走上层土方,下层土方用泥浆泵冲挖至设计高程,用氧气乙炔割除对拉槽钢、钢筋和钢管后背的水平槽钢,用塔吊吊运至岸上用汽车运走,剩余的钢管桩用打桩船来起拔,塔吊配合吊运至岸上。
　　3结语
　　防水闸工程采用钢管桩围堰施工的特点是:施工速度快,不受加荷速率的影响;断面小,占地面积小,有利于导流布置;围堰材料有回收再利用价值;围堰采用土方闭气平堵优于立堵,堰顶不能过水主体工程的施工必须在主汛期前完成,否则围堰压力将加大,围堰的施工时间宜在主汛期后尽早进行。基坑内主体工程的桩基可以采取先打桩、后开挖的方式进行,这样更有利于围堰的稳定。
　　参考文献
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