鋼板樁在我國(guó)堤防基礎(chǔ)防滲中的首次應(yīng)用

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　摘要：鋼板樁用作堤防工程的基礎(chǔ)防滲處理，是長(zhǎng)江重要堤防隱蔽工程建設(shè)中使用的新技術(shù)，1998年以前我國(guó)尚無(wú)這方面的應(yīng)用先例。鋼板樁防滲工程，是將鋼板樁打入堤基透水層下的相對(duì)不透水層中，攔截透水層的滲水，形成半封閉或全封閉的防滲墻，從而起到堤基防滲作用。采用鋼板樁進(jìn)行堤基防滲加固處理，具有處理深度大、防滲效果好、施工時(shí)對(duì)相鄰建筑物影響小、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，但工程總體造價(jià)較高。鋼板樁施工技術(shù)性要求高，只有嚴(yán)格控制軸向和法向傾斜偏差，才能使鋼板樁順利打入，保證防滲墻順利合龍。

　　關(guān)鍵詞：堤防工程、鋼板樁、防滲、應(yīng)用

　　荊江大堤觀音寺閘堤段和洪湖長(zhǎng)江干堤燕窩堤段均為長(zhǎng)江干流重要險(xiǎn)工段，歷史上都曾出現(xiàn)潰口性大險(xiǎn)情。此兩段堤防表層覆蓋層薄，在汛期高洪水位的作用下，極易發(fā)生因堤基滲透破壞而引起的各種險(xiǎn)情。為確保堤防保護(hù)區(qū)內(nèi)廣大人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，使用日本無(wú)償援助資金，對(duì)荊江大堤觀音寺閘堤段和洪湖長(zhǎng)江干堤燕窩堤段分別實(shí)施長(zhǎng)1km和1.2km的鋼板樁防滲墻工程，以堤基下的相對(duì)不透水層為依托，截?cái)嗟袒鶞\層的粉細(xì)砂層，以治理兩個(gè)堤段堤基滲透破壞險(xiǎn)情，增強(qiáng)堤防抵御洪水能力。

　　一、鋼板樁防滲墻設(shè)計(jì)

　　鋼板樁防滲墻的工程等級(jí)與所在堤防的工程等級(jí)相同。荊江大堤工程等別為Ⅰ等，堤防為一級(jí)堤防；洪湖長(zhǎng)江干堤工程等別為Ⅱ等，堤防為二級(jí)堤防。

　　1.工程總體布置

　　（1）荊江大堤觀音寺閘堤段荊江大堤觀音寺閘堤段鋼板樁以觀音寺閘為中心，向兩側(cè)各布置500m，鋼板樁軸線總長(zhǎng)1000m.在觀音寺閘閘前，軸線在原防滲板前約10m；閘上游側(cè)軸線走向，從防滲板前沿經(jīng)漸變段到堤坡，然后延伸到距堤腳5～6m的軸線；閘下游側(cè)軸線走向，從防滲板前沿穿過(guò)春灌站滑道后，再漸變到距堤腳5～6m的軸線。荊江大堤觀音寺閘堤段鋼板樁防滲墻采用FSP－ⅣA型樁長(zhǎng)20m的鋼板樁，在軸線的轉(zhuǎn)折處設(shè)轉(zhuǎn)角異形樁。鋼板樁設(shè)計(jì)用量3811t.

　?。?）洪湖長(zhǎng)江干堤燕窩堤段洪湖長(zhǎng)江干堤燕窩堤段鋼板樁防滲墻的上游起點(diǎn)與燕窩堤段湖北省已實(shí)施的垂直鋪塑防滲相接。湖北省垂直鋪塑軸線距堤外坡腳約4m，鋼板樁防滲墻與垂直鋪塑順堤線平接一定距離后，從高平臺(tái)臨江側(cè)繞過(guò)高平臺(tái)，橫穿高平臺(tái)至外灘的簡(jiǎn)易公路，向下游順堤外坡腳布置于低平臺(tái)，鋼板樁軸線距堤外坡腳5～6m，軸線總長(zhǎng)1200.7m.燕窩堤段鋼板樁用量3008.5t，其中823.2m防滲墻采用KSP－ⅢA型鋼板樁，377.5m防滲墻采用SKSP－ⅣA型鋼板樁。在軸線的轉(zhuǎn)折處設(shè)異形轉(zhuǎn)角樁。

　　2.鋼板樁防滲墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在這兩個(gè)堤段上實(shí)施的鋼板樁防滲工程，是將鋼板樁打入堤基透水層下的相對(duì)不透水層中，攔截透水層的滲水，形成半封閉的防滲墻，從而起到堤基防滲作用。鋼板樁間均以鎖扣連接，有效地防止水流滲透。鋼板樁防滲墻建在江堤外灘軟土上，先沿鋼板樁軸線開(kāi)挖施工溝槽，安裝施工樣架，沿樣架插打鋼板樁至設(shè)計(jì)高程；然后，在鋼板樁頂澆筑鋼筋混凝土鎖口梁，鎖口梁頂貼復(fù)合土工膜，膜上覆蓋黏土，與堤防形成防滲整體。

　　二、工程主要施工技術(shù)要求

　　鋼板樁用作堤防工程的基礎(chǔ)防滲處理，屬于實(shí)用新技術(shù)，1998年以前我國(guó)尚無(wú)這方面的應(yīng)用先例。由于國(guó)內(nèi)水利行業(yè)沒(méi)有現(xiàn)行的關(guān)于這類(lèi)鋼板樁施工的規(guī)程規(guī)范，在本工程實(shí)施過(guò)程中研究解決了諸多技術(shù)問(wèn)題。鋼板樁防滲工程包括鋼板樁插打、土方開(kāi)挖、土方填筑、鎖口梁澆筑、高噴灌漿和土工膜防滲等主要分部工程，其主要設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求分述如下：1.鋼板樁插打 鋼板樁插打分部工程包括異形鋼板樁的制作和鋼板樁插打就位。

　　異形鋼板樁焊接的制作標(biāo)準(zhǔn)為：鋼板樁彎曲度（軸線方向）不大于1.1L／1000＝22mm，翹曲（法線方向）不大于2.25L／1000＝45mm（L為鋼板樁的長(zhǎng)度）。

　　鋼板樁插打的主要施工技術(shù)要求如下：

　?、俨捎脝胃蛉敕ú宕蜾摪鍢?。相對(duì)樁長(zhǎng)的垂直度允許偏差一般不得超過(guò)2％，閘前段不超過(guò)2.5％；鋼板樁上部吊孔需進(jìn)行處理，使之不漏水；樁頂高程允許偏差為＋5cm、－10cm.

　?、趯?duì)距離堤坡及已有建筑物近的位置，單根鋼板樁打樁持續(xù)時(shí)間應(yīng)小于20min，打樁的順序首先從距建筑物最近點(diǎn)附近開(kāi)始。

　?、酃こ淌┕み^(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)，為鋼板樁施工及工程驗(yàn)收提供依據(jù)。

　　2.土方開(kāi)挖 土方開(kāi)挖分部工程主要是指沿鋼板樁軸線的溝槽開(kāi)挖。主要有如下要求：

　　①按設(shè)計(jì)開(kāi)挖線進(jìn)行開(kāi)挖，施工過(guò)程中應(yīng)確保邊坡穩(wěn)定，防止坍塌。

　　②開(kāi)挖料應(yīng)運(yùn)至指定堆場(chǎng)，避免二次轉(zhuǎn)運(yùn)。

　　3.土方填筑 土方填筑分部工程是指鎖口梁頂部高程以下的溝槽回填。主要有如下要求：

　　①設(shè)計(jì)要求填筑土料應(yīng)滿足：土料黏粒含量大于15％，塑性指數(shù)大于10.填筑土料含水率與最優(yōu)含水率的允許偏差為±3％。土料不得混有植物根莖、磚瓦垃圾等雜質(zhì)。

　?、陴ば酝撂钪皯?yīng)檢驗(yàn)其含水量是否在控制范圍內(nèi)。如含水量偏高，可采取翻松、晾曬、均勻摻入干土等措施；如含水量偏低，可采取預(yù)先灑水潤(rùn)濕、增加壓實(shí)遍數(shù)或壓實(shí)荷重等措施。

　?、垆佒穸燃皦簩?shí)遍數(shù)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、壓實(shí)系數(shù)和機(jī)具性能確定。

　　4.鎖口梁澆筑 該分部工程是指沿鋼板樁軸線包裹鋼板樁頂部的鋼筋混凝土鎖口梁的澆筑。主要有如下要求：

　?、倩炷寥雮}(cāng)溫度控制不低于5℃。入倉(cāng)坍落度控制在6～8cm.

　?、阡摻畈捎么罱雍附?。鋼筋加工、焊接、架設(shè)等要求，參見(jiàn)現(xiàn)行規(guī)范。

　?、勰０?、支撐應(yīng)架設(shè)牢固，可以利用結(jié)構(gòu)錨筋作為模板拉筋，模板制作、架設(shè)的允許偏差值，參照規(guī)范辦理。

　　④振搗作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。振搗器距模板的垂直距離不應(yīng)小于振搗器有效半徑的1／2，并不得觸動(dòng)鋼筋及預(yù)埋件。澆筑的第一坯混凝土以及兩罐混凝土卸料后的接觸處應(yīng)加強(qiáng)振搗。 百事通5.土工膜防滲 該分部工程包括土工膜的鋪設(shè)、覆蓋土的填筑等。

　　主要有如下要求：

　　①施工前應(yīng)對(duì)PE土工膜的主要指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)。

　　②鋪膜前應(yīng)平整場(chǎng)地，達(dá)到平整光滑，土質(zhì)基底干容重大于1.5t／m³，清除石塊、鐵絲、樹(shù)根等一切可能損傷復(fù)合土工膜的尖棱硬物。

　?、垆佋O(shè)時(shí)，應(yīng)力求平順，松緊適度，留足余量，不能出現(xiàn)扭曲、折皺和重疊，以便拼接和適應(yīng)氣溫變化，而且應(yīng)與地基土表面緊貼，不得留有空隙。

　?、墚?dāng)復(fù)合土工膜鋪設(shè)至周邊建筑物拐角時(shí)，應(yīng)注意裁剪適當(dāng)，并保證復(fù)合土工膜與周邊建筑物的妥善連接，形成完整的防滲系統(tǒng)。

　　⑤復(fù)合土工膜與周邊結(jié)構(gòu)物的連接，采用膨脹螺栓和鋼板壓條鉚固。

　?、藿Y(jié)構(gòu)物上與復(fù)合土工膜連接的部位應(yīng)洗刷干凈，并將局部凹凸不平處用水泥砂漿找平，以便與復(fù)合土工膜連接密實(shí)。

　?、邚?fù)合土工膜與結(jié)構(gòu)物連接的部位應(yīng)涂刷一層乳化瀝青（厚2mm）粘接，以防該處發(fā)生滲漏。

　?、噤摪鍡l和螺栓頭應(yīng)涂刷一層乳化瀝青，以防水從螺栓孔周邊滲漏。

　　6.高噴灌漿 高噴灌漿分部工程是對(duì)洪湖長(zhǎng)江干堤鋼板樁與已實(shí)施的垂直鋪塑兩種防滲形式的接頭處進(jìn)行灌漿處理，以便形成完整的防滲體系。主要要求如下：

　　①高噴灌漿施工在鋼板樁就位后、鎖口梁尚未形成前完成。

　?、诟邏簢娚渥{方案確定后，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、試驗(yàn)性施工或根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定施工參數(shù)及工藝。

　　③施工前應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和地下埋設(shè)物的位置等情況，復(fù)核高壓噴射注漿的設(shè)計(jì)孔位。

　?、芨邏簢娚渥{三重管法高壓水射流的壓力宜大于20MPa，低壓水泥漿液流壓力宜大于1MPa，氣流壓力宜取0.7MPa，提升速度可取0.1～0.25m／min.

　?、莞邏簢娚渥{的施工工序?yàn)闄C(jī)具就位→貫入注漿管→噴射注漿→拔管及沖洗等。

　?、捭@機(jī)與高壓注漿泵的距離不宜過(guò)遠(yuǎn)。鉆孔位置與設(shè)計(jì)要求的偏差不得大于50mm.實(shí)際孔位、孔深和每個(gè)鉆孔內(nèi)的地下障礙物、洞穴、涌水、漏水等情況，均應(yīng)詳細(xì)記錄。

　　三、結(jié)論

　　本項(xiàng)目對(duì)鋼板樁用作堤防工程的基礎(chǔ)防滲處理進(jìn)行了有益的探索，為今后實(shí)施類(lèi)似工程起到了示范作用。

　　①工程于2000年汛前完工，通過(guò)汛期觀測(cè)資料分析，工程的防滲效果顯著，說(shuō)明鋼板樁作為永久性的防滲材料可應(yīng)用于適宜堤基條件下的堤基防滲加固，以治理堤基滲漏破壞引起的險(xiǎn)情。

　?、诓捎娩摪鍢哆M(jìn)行堤基防滲加固處理，具有處理深度大、防滲效果好、施工時(shí)對(duì)相鄰建筑物影響小、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，但工程總體造價(jià)較高。

　?、垆摪鍢恫宕蚴┕ぜ夹g(shù)性要求高，必須對(duì)鋼板樁的軸向、法向傾斜度嚴(yán)格加以控制。否則，不僅會(huì)增加標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁和異形鋼板樁的用量，增加合龍的難度，而且會(huì)損壞鋼板樁，影響打樁速度，甚至影響工程的防滲效果。

　　④鋼板樁防滲工程是由鋼板樁、堤基相對(duì)不透水層和土工膜及其上覆土層共同形成的半封閉或全封閉防滲體系。應(yīng)加強(qiáng)工程的運(yùn)用管理，嚴(yán)禁在工程實(shí)施范圍進(jìn)行植樹(shù)或修建建筑物等活動(dòng)，保證工程（如防滲土工膜）不被破壞。若汛期上覆土層遭水流破壞，汛后應(yīng)及時(shí)恢復(fù)。在工程范圍附近新建工程設(shè)施，需經(jīng)堤防管理部門(mén)同意。

　?、葜朴喒芾硪?guī)章制度（如：工程安全監(jiān)測(cè)工作管理?xiàng)l例等），使管理工作規(guī)范化、制度化。