江苏省淮沭新河管理处 江苏淮安 223005
摘要：钢板桩广泛应用于水利、交通等工程建设中，在普通地质条件下，用液压震动锤正常能够将钢板桩施打到设计高程，但在砂礓土等坚硬地质中，钢板桩施工难度较大，用普通的震动锤施工方法很难达到设计指标。本文通过对2座相同地质工程、采用不同施工方法施打钢围堰的对比，阐明高压射水辅助施打钢板桩的效果和作用，具有较好的推广和借鉴价值。
关键词：高压射水；钢板桩；砂礓土
1 工程介绍（工程位置示意图）
蔷薇河地涵和沭新退水闸位于江苏省宿迁市沭阳县，是组成沭新河渠尾工程之一，工程主要功能是向连云港输送工农业用水，保持上游水位稳定，保护上游两岸堤防安全。两座工程相距不足百米，且分别于2009年和2015年进行拆除重建。在拆除重建时，在选择截流方式时，因工程相距太近，如采用土围堰，另一工程正常运行将受影响，所以两座工程在施工时，均采用占用河道断面较小的钢围堰进行截流。两座工程的位置图及上游的钢围堰位置见图1。
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图1 蔷薇河地涵和沭新退水闸上游钢围堰位置示意图
2 工程地质介绍
2座工程靠近，勘探点位置接近，根据2座工程的地址勘探报告来看，土层分布及物理性质基本接近。土层分为4层，具体情况为：
1层：堤身填土或耕土（河床内该层为淤泥或淤泥质土），以壤土为主，夹粉质粘土、砂壤土和粘土。标贯击数1～7击，含水量17.9%～63.2%，压缩系数0.25MPa-1～1.33MPa-1。层厚1.00～11.10m，层底高程-8.71～4.00m，全场分布。
2层：中～轻粉质壤土，顶部为重粉质壤土。标贯击数6～12击，含水量26.4%～28.1%，压缩系数0.25MPa-1～0.29MPa-1，层厚0.70～3.2m，层底高程-0.31～0.91m。
3层：粉砂混壤土块，局部为砂壤土。标贯击数8～35击，含水量24.4%～27.2%，层厚1.50～2.80m，层底高程-2.52～-0.70m。
4层：粉质粘土，局部砂性较大（或为壤土），底部过渡层为壤土。标贯击数为8～59击,含水量20.8%～30.6%，压缩系数0.14MPa-1～0.23MPa-1。层厚10.00～15.90m，层底高程-18.76～-17.98m，全场分布。
根据勘探结果，钢板桩桩端持力层为第4层粉质粘土土层，普遍夹礓结石，局部富集，粒径可达10cm。
3 钢板桩选用及钢围堰断面
3.1钢板桩选用。钢板桩采用3号钢，钢材允许抗弯应力取[σ]=180MPa，钢板桩允许抗剪应力取[τ]＝95MPa。
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4 施工方式介绍
4.1蔷薇河地涵钢围堰施工
4.1.1施工设备及原理。施工选用QY50吨履带式吊车、功率为60kW的震动锤（后增加一台90kW）等，其工作原理是采用震动式沉桩，即：将震动锤偏心转子产生的垂直震动力传递给桩体，导致桩周围的土地结构因震动而发生变化，从而降低土层强度，减少对桩体的阻力，从而将桩沉至设计高程。
4.1.2施工流程。整理施工地形→设备、钢板桩进场→打定位桩→安装导向控制架→打设钢板桩→安装钢围檩、拉锚→满铺钢板→制作施工平台→继续打设钢板桩→安装钢围檩、拉锚→再制作施工平台→钢板桩封口→场地清理及设备退场。
4.1.3施工特点。此方式主要靠震动锤产生的震动力将钢板桩沉至设计位置，但当遇到砂礓层等坚硬地质时，震动力难以使钢板桩穿过土层，会引起震动锤负荷增加、设备损坏等，也会使土层震动幅度变大从而增加震动影响的范围，最大的影响是钢板桩难以达到设计高程，影响围堰的稳定和工程施工安全。
4.2沭新退水闸钢围堰施工
4.2.1施工设备及原理。选用QY50吨履带式吊车、功率为60kW的液压震动锤、高压水泵等，工作原理是先将一根镀锌钢管焊接在钢板桩（作为施工桩）内侧，将镀锌钢管连接至高压水泵，在每一根钢板桩施打前，先施打施工桩，同时开启高压水泵（水压力约130公斤，即13MPa），用高压水将钢板桩尖端的土壤进行冲刷液化，同时用震动锤产生的震动力将施工桩沉至设计标高，当钢板桩达到设计高程后，拔出施工桩，换成正常钢板桩，再用震动锤进行施打。
4.2.2施工流程。施工准备→插打定位桩→安装导向架→插拔施工桩→插打钢板桩→安装钢围檩、拉锚→满铺钢板→制作施工平台→继续插拔施工桩→继续打设钢板桩→安装钢围檩、拉锚→钢板桩封口→场地清理及设备退场。
4.2.3施工特点。先用安装高压射水管的施工桩进行施打，高压射水可以将土层液化，包括砂礓土层中的土，土层液化后留下空隙，此时震动锤产生的震动力可轻易将砂礓层穿透，随后再将钢板桩沉至设计高程。此方法不仅可以减小打桩的难度，同时可以减小因震动对周边产生影响的范围。
5 施工过程及结果对比
5.1在蔷薇河地涵钢围堰施工过程中，当钢板桩前端进入砂礓土层时，出现钢板桩进入困难、电机负荷加大、电压下降、电流升高等现象，且多次出现桩锤电机、控制箱烧坏情况，打桩夹具及液压油管多次破裂，钢板桩顶部亦出现变形。此种现象在钢板桩施工过程中是少见的。后将原有的160kW发电机调换为250kW，用60kW震动锤将钢板桩送至难以打进的位置，再用90kW打桩锤集中送桩，即便如此，钢板桩仍无法打到设计深度。且因为钢板桩施打困难、震动加大，对施工区50m以外的周边居民房屋产生了影响，多座房屋被震裂。
5.2在沭新退水闸钢围堰施工过程中，因使用带高压射水施工桩现行施打，施工顺利，进度较快，钢板桩均被送至设计高程，且对上次同样因震动产生影响的居民房屋未产生明显影响。
两次施工的情况对比见表1。
表1 钢围堰设计情况及施工结果对比
6 结束语
高压射水辅助施打钢板桩施工工艺，可以很好地解决砂礓土等坚硬地质情况下的施工，一是可以减小施工难度，能将钢板桩沉至设计标高，保证围堰及整体工程施工安全；二是加快施工进度，节省开支，降低施工成本，三是减少对周边建筑物的影响。因为，此种施工方法有极大的推广价值。
参考文献：
[1]淮安市水利勘测设计研究院有限公司.蔷薇河地涵拆建工程初步设计[R].江苏淮安，2009.
[2]淮安市水利勘测设计研究院有限公司.沭新退水闸拆建工程初步设计[R].江苏淮安，2015.
论文作者:严后军
论文发表刊物:《防护工程》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/27
标签：钢板论文; 围堰论文; 砂礓论文; 土层论文; 高程论文; 壤土论文; 工程论文; 《防护工程》2017年第22期论文;