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摘要：介绍天长市城市备用水源建设项目-输水工程，管线需穿越两处河床，在筑土围堰完成准备开挖河床敷设管道施工过程中发现河床下淤泥层深度达6米左右，土质与地质勘探报告不符，论证深基坑开挖拉森钢板桩支护的合理性,并对其设计方法和施工措施进行详细阐述,设计、施工思路有所创新。通过监控量测,证实了长距离输水管道穿越类似复杂地质条件下进行此种支护形式是安全、经济合理的,为今后类似工程施工提供参考。
关键词：长距离输水管道; 倒虹过河；淤泥地质；拉森钢板桩支护
一．工程概况
安徽省天长市城市备用水源建设项目-输水管线工程，新建输水管道长度约34.6KM，自釜山水库泵站出站管为DN1000mm，接至主供水管道管径为DN1200mm，终点天长自来水厂，总投资1.2亿元，是天长市重点工程，计划工期360天，2016年11月26日 开工，2016年6月30竣工，实际工期210天左右，比计划工期提前150天左右。按施工图设计，沿线需穿越天长市白塔河及浔河排涝站河两处河流，为保证过往船只航行安全且兼顾美观，此处输水管道过河设计为倒虹管（在河床下埋设）。根据地勘报告，由于土质为淤泥，深度1-1.5米，原施工方案为利用冬季枯水期，围堰筑坝水抽干后直埋，围堰完工后发现如下问题，1.围堰止水效果差，2.河床下积淤泥深度达5-6米，远远大于预期，原设计输水管道埋深6米左右，故必须对淤泥质深基坑基础进行处理。
二．各种处置方案分析比较
输水管道需穿越此段淤泥质土质总长度100米，其中白塔河宽35米及浔河排涝站河宽65米左右，深6米左右，针对本工程特点，工期紧，战线长，地质情况较为复杂。深基础开挖常用方法有放坡开挖、钢板桩支护、水泥土搅拌桩、槽钢支护等。本工程中需穿越河道直接放坡开挖不可行。水泥土搅拌桩必须达到水泥硬结龄期28天以上才能开挖，工期长，单排桩容易失稳。槽钢支护主要的缺点是无连接扣接绞口，稳定性差，施工定位困难，更不能止水。而拉森钢板桩在桥梁基础、大型管道安装工程临时沟槽开挖时作止水、挡土墙，在基坑开挖时防坍塌，具有施工便利、工期短、造 价低，且具有很好的防水效果，工后可随即对基坑进行开挖，基于以上分析最终决定选用拉森钢板桩支护方案。
三．钢板桩设计及施工步骤介绍
由于拟建的DN1200自来水管道基础开挖深度约为6米，按规范插打深度与总开挖深度比2：1，故采用12米长拉森钢板桩进行支护性价比高。水平设置钢管支撑，按《11SG814建筑基坑支护结构构造》规范选用FSP-Ⅳ型钢板桩，在管道设计过河沟槽开挖断面上下游各施打一道，考虑到管道安装、焊接及排水等操作空间，设置横向间隔6米。详见图1。
图1 拉森IV型钢板桩大样图
1.施工准备：
施打钢板桩时，首先要定位（用25T吊机将钢板桩吊起至钢板桩设计位置，工人扶正使吊起的钢板桩落在布置线上）。施工前需充分了解地下管网情况，以使用打桩机将钢板桩打进土中，用锁口连接相邻的钢板桩，再用电焊固定或用缆绳拉紧，以防在打桩过程中将相邻钢板带入土中，采用单根插打法施作钢板桩，一来作业速度快，二业样架高度比较低，如果地面出现倾斜度可以进行二次打桩，或者采用氧割切断钢板桩。
2.卸载、围檩、横撑安装
当所有钢板桩按照设计要求插打完成后，需要在桩顶往下1米左右安装围檩、横撑（见图4）。安装前首先采用挖掘机挖土卸载，卸载深度0.5米左右至围檩安装高度，卸载完成后平整场地，将围檩吊运就位，并将围檩于钢板桩焊接在一起，当两侧纵向围檩安装完毕后，采用吊机将横撑吊运到位，将横撑与纵向围檩焊接。围檩制作：采用30#B型槽钢在同一标高上制作牛腿，牛腿的焊接必须满焊。使用400*400的H型钢进行围檩制作，本工程采用内撑方式防止钢板桩悬臂端坍塌使用426*8的螺旋管进行对撑。（详见图2、图3）
图4 围檩与钢板桩连接施工图
3基槽开挖
卸载后的地表土质疏松，承载力大大降低，此时车辆运输荷载及材料堆放荷载对于边坡稳定性影响较大，因此在基槽开挖过程中机械车辆不应靠近基槽。开挖时用3台挖掘机作业，一台前方挖基槽土方，另一台在其后方转运至岸边，因淤泥土质不符合回填密实度要求，岸边临时便道边挖掘机则负责直接装车外运。
4.施工布置和主要施工机械
根据工程特点，需抓紧当前枯水季节的有利时机，选择精干、高效的施工队，项目经理优化工序，科学安排。监理工程师根据报审专项施工方案严格把关。进场主要设备、材料投入：12米拉森钢板桩计500根（拉森桩宽幅为400㎜）总长6000米、履带式打桩机1台（450型）、400*400H型钢、426*8螺旋管及30#B槽牛腿。
5. 施工工期安排
按施组设计，基坑支护工程施工计划安排如下：施工准备工作2天，拉森钢板桩插打及围檩安装7天，钢管安装3天，后期拆除10天左右（不含筑土围堰工期，非关键线路不计入总工期）。
四、钢板桩施工技术要求及验收
1、施打前熟悉周边环境，地处河道，特别确认有无沉管、涵洞等地下管线和构筑物，在已筑好的土坝围堰放样首桩桩位。钢板桩吊运宜采用双点吊，由于作场有限，控制每次起吊的钢板桩数量，轻拿轻放，注意锁口变形。2、打桩前，对进场钢板桩外形及质量逐一检查，对锁口锈蚀严重、外观变形严重的翘角钢板桩，需调校成形后方可使用。
3、钢板桩打设以进入锁扣式为主，若遇特殊情况，无法进入锁扣，可采用咬合式施工，并在咬合处补打一根桩（见图5）。
图5 钢板桩咬合形式
4、正常情况下偏斜率不超过2%，在插打过程中当偏斜过大以致不能用拉齐方法调正时，必须拔起重打。
5、第一根定位桩打好之后，一般顺序击打至设计标高的方式。如发现跟桩严重，也可采取屏风式打设，即将桩先连续打入导向架内，然后分段打至设定标高。
6、450机械手打桩：控制好第一根桩，确保其垂直度满足要求后，依次进行钢板桩打设。施工时必需熟练指导沉桩。钢板桩的打设：钢板桩打设单桩打入法，从一头开始逐块插打，本工程因打桩机设在土坝围堰上，两处过河钢板桩工作量只有200米左右，因此安全第一，稳字当头，力求一次施打成功。钢板桩施工要严格按照设计图纸及相关方案要求执行，所用材料必须经过检测合格，其施工允许误差应符合规范要求，详见表1、表2。
表1 拉森钢板桩材料验收项目
五、板桩的拔除及管道质量监控
输水管道安装到位后，考虑到管道的整体性，过河倒虹管道采用钢管，管道拼缝焊接完成后严格按规范做好管道防腐工作。管道回填原有淤泥弃运后，需外运土方回填基坑。在采用振动拔桩方法时，拔除钢板桩前，应尽量减少拔桩的振动影响，先用打桩机头夹住钢板桩头部振动1min左右，使拉森钢板桩周围的土质松动，减少土对桩的摩擦阻力，再慢速往上振拔。发现上拔困难甚至拔不上来时，注意观察桩机的负荷情况，可反向往下施打，再往上拔，反复数次便可将桩拔出来。此外，钢板桩拔除时应注意振动锤采用间歇振动的方法，每次振动控制在10min以内，连续工作时间不超过1.5h，并做好过程中水冷却工作。
为对过河穿越倒虹管的质量进行全面把控和监测，除对管道回填隐蔽前的焊接质量、安管平顺度、回填土密度度等严格按规范执行，钢管桩拔除土方回填完毕后，按照《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008进行管道水压试验，确保验收合格。
七、结语
长距离输水管道作为供水系统中的重要组成部分，其安全稳定运行对于供水系统显得尤其重要，由于其投资巨大，从水源地到净水处理厂距离较远、一般没有备用，一旦发生质量安全事故，后果不堪想象。对于管道系统的管材质量及安装质量，以往建设及施工单位往往更加重视原村料质量及施工过程中管道安装的平顺度，而对于管道地基的处理容易忽视，事实上，管道穿越河床、滩涂、驳岸等复杂地质地貌条件下的处理显得尤为关键和重要。在本工程中，通过输水管道穿越河床倒虹敷管深基坑钢板桩支护真实案例，在工期、质量、安全、投资等方面努力做到协调兼顾，为以后类似工程的开展提供借鉴。
参照文献：
[1]李全英,董浩.拉森钢板桩支护施工技术应用.《安徽建筑》.2016(12)
[2]于厚文.钢板桩施工技术在管线段施工中的应用.《东北水利水电》.2016(02)
[3]孙建海.拉森钢板桩在某水厂管道沟槽施工中的应用.《建筑施工》.2014(08)
论文作者:李军胜1,韩,巍2
论文发表刊物:《防护工程》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/31
标签：钢板论文; 管道论文; 围堰论文; 淤泥论文; 工期论文; 河床论文; 土质论文; 《防护工程》2017年第27期论文;