摘要：本文主要针对横沥水闸水利工程围堰施工的自身特点提出具有创新性的钢板桩与膜袋砂组合围堰施工技术并进行总结，研究出一套针对具有高效、非水上施工钢板桩等特点的围堰施工技术，并确保钢板桩围堰施工满足安全、质量和成本的目标。
关键词：钢板桩；膜袋砂；围堰施工技术；应用
一、横沥水闸施工工程背景
广州市南沙区横沥工业园外江水闸泵站工程位于广州市南沙区万顷沙联围干堤上，处于万II片万顷沙围最西端，北与万Ⅰ片相邻，区内面积17.2km2。本工程建设内容为新建1座二涌西排涝泵站，拆除重建二涌西至四涌西3座水闸。需建设5座围堰，包括二涌西外江围堰、二涌西内涌围堰、三涌西外江围堰、三涌西内涌围堰、四涌西内涌围堰，四涌西利用原旧水闸作为外江挡水围堰。
二、横沥水闸施工工程问题
（1）施工工期紧。根据业主要求：三涌西水闸工程必须在半年内进行完工交接
（2）外江围堰的稳定差。二涌西及三涌西外江围堰施工处的原倾斜地形会导致钢板桩受到侧压力增大
（3）施工成本高。当地水上施工钢板桩成本（12m长桩约3500元/延米、18m长桩5500元/延米），相对陆地施工成本（12m长桩约400元/延米、18m长桩2500元/延米）高出很多，且本工程围堰钢板桩均为租赁，二涌西租赁价格为5500元/延长米.天，三涌西租赁价格为8000元/延长米.天，采用水上施工钢板桩经济效益不高。
综上，根据工程特点及现场实际情况，如何在钢板桩围堰施工中保证安全、保证质量的同时，又在成本可控的情况下完成三涌西钢板桩围堰的施工是课题的重点难点。
三、横沥水闸施工工程问题分析
（1）施工工期分析
本工程正式开工时间为2015年11月18日，而三涌西水闸工程必须于2016年5月底完成水下结构，施工工期紧，任务重。通过改变作业环境，将水上施工变为陆地施工，可以有利于减少施工工期，降低施工难度，施工质量也易于控制。
（2）稳定性分析。广州市南沙区横沥工业园外江水闸泵站工程二涌西外江围堰、三涌西外江围堰采用的是钢板桩围堰。钢板桩围堰是指使用钢板桩逐根插打，钢板桩之间相互咬接，最后封闭成一个整体，可以挡住外侧的水土。两个施工技巧可以增加其施工稳定性：一是通过采用双排钢板桩围堰，两排钢板桩间填充中粗砂；二是通过采用三排两级钢板桩围堰，钢板桩间填充中粗砂，其靠内涌侧采用膜袋砂压脚，靠外江侧采用抛石护脚。
（3）工程成本分析。本工程二涌西外江围堰钢板桩共200延米（重675t），三涌西外江围堰共325.7延米（重992.7t），总重共计1667.7t。当地水上施工钢板桩成本（12m长桩约3500元/延米、18m长桩5500元/延米），相对陆地施工成本（12m长桩约400元/延米、18m长桩2500元/延米）高出很多，采用水上施工钢板桩经济效益不高。如何在围堰施工中大幅度的节省施工成本完成钢板桩围堰的施工是课题的经济目标。
四、横沥水闸施工解决方案
（1）施工对策
1）采用水上挖机清理二涌西及三涌西外江侧围堰河床，将原河床表层淤泥清理、整平并在外河床处抛石固脚，以下以三涌西为例进行讨论。
2）采用先吹填砂法，先填好打桩平台，实现水上施工钢板桩变成陆地施工钢板桩；
3）陆地施工钢板桩减少的成本远远大于吹填砂增加的成本，实现经济效益最大化。
（2）钢板桩围堰施工工艺流程
测量放线→水上钩机对原河床修整→外江侧水下抛石→膜袋砂压脚→吹填中粗砂→钢板桩施工→设置对拉锚杆→围堰修整。
（3）钢板桩围堰施工方法
1）水上钩机对原河床修整。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆三涌西外江围堰一级平台填砂高程为-1.5m，二级平台填砂高程为1.0m，二级平台填砂量大，河床内外侧高差为1m，现将二级平台位置河床内外侧高程修整为统一高程（-4.0m）。
2）外江侧水下抛石。为减少吹填砂被河水冲刷和防止吹填砂往外江滑移，对三涌西外江围堰外江侧的抛石护脚先施工，将水下抛石施工至-3.5m高程。
3）吹填砂）直接将三涌西外江围堰位置用船吹填砂，将砂吹填至1.0m高程，保证二级平台的吹填完成面的宽度（6m）。
4）钢板桩施工。吹填砂完成后，先施工第一排（外江侧）钢板桩，减少砂的流失，再施工第二排与第三排钢板桩。打桩机施工前垫好钢板（最高水位0.6m高程，回填砂高程1.0m，只高出最高水位40cm），防止吹填砂塌陷，造成事故。
5）膜袋砂施工及设置对拉锚杆并修整。在内涌侧靠近第三排钢板桩后面与设计协商后采用内涌侧开挖的土方代替压脚膜袋砂的优化方案，同时进行三排钢板桩对拉，并补充吹填砂至设计高程。
（4）钢板桩施工拼接以及焊接注意事项
1）钢板拼接要求。相邻的两个钢板桩之间的缝隙要小于3毫米，断面上的两个钢板之间错位要小于2毫米，新钢板的物理性能以及机械性能要提供出厂等证明，并严格执行入场制度。
2）钢板桩组要求。两个相邻的钢板桩两端平齐要求小于3毫米，桩组要对齐，误差不能大于30毫米，锁扣锁住后要涂上防水混合材料，使得水不能从嵌缝流进去。
3）插桩的垂直要求。围堰周边的钢板是均分在插桩周围，所以插桩要与地平线垂直，只有每组插桩都垂直的情况下，钢板桩组直接的衔接才有可能在上下宽度方面保持一致，要求插桩的倾斜度不能超过0.5%。在每个插桩稳定后进行测量，在钢板以及钢板组与插桩连接后再进行插桩测量，不能因为施工后影响插桩的垂直性，发现后要立刻进行改正。
4）钢板桩的周围有很多接头，这些接头不能放置在围堰的同一截面，并且其上下错落2米，配桩定位置后进行插桩，要进行编号，按照编号顺序进行吊插。
5）插桩深度要求。按照施工设计的打桩深度，平分为两次打桩，一次打一半深度，并且在打桩的时候严格测试桩洞的垂直程度。
6）打桩保护措施。放置插桩被打桩变形，所以在打桩的时候，要对桩的顶部，也就是直接实行锤击的部分安装桩帽，从而保护桩柱在后续施工中进行材料浪费、影响其垂直程度以及拔桩困难。
7）钢板桩锁扣要求。采用统一尺寸与材质的锁扣，并且按照钢板桩的数量来进行足够配置。
8）加强钢板桩的入场与租赁质量管理，对于剔除锁口破裂、桩柱扭曲、变形的钢板桩坚决不能应用在施工中。
9）进场二次检查与处理。对于形状符合的钢板桩，要对桩身进行二次处理，即处理其不符合或者影响此处施工要求的多余部分进行剔除或者修改。
五、钢板桩及膜袋砂组合围堰施工技术在横沥水闸施工中的应用效果
从2015年12月5日至2016年4月1日，在广州市南沙区横沥工业园外江水闸泵站工程二涌水闸泵站工程、三涌西水闸工程外围堰施工中，本单位针对围堰自身特点，在钢板桩施工时合理应用逆向思维，将钢板桩围堰的施工环境由水上施工变为陆地施工，并结合膜袋砂围堰施工工艺，研究出一套针对倾斜软基区域，具有静水、高效、非水上施工等特点的静水钢板桩及膜袋砂组合围堰施工技术，有效提高了施工效率，确保了钢板桩围堰施工满足安全、质量和成本的目标。经检测，钢板桩围堰质量良好，实体质量符合设计要求。
总结
本技术已成功应用于广州市南沙区横沥工业园外江水闸泵站工程二涌西水闸泵站工程及三涌西水闸工程外江侧钢板桩围堰施工，在钢板桩围堰施工完成至实现三涌西水闸通水验收期间均运行良好，达到设计效果。与传统施工技术相比，本技术更注重将工程特点与现场实情况相结合，创造性的提出静水钢板桩基膜袋砂组合围堰施工方案，并采用科学管理制度的综合运用。施工简单、质量易于控制、施工成本降低、施工工期可控、施工作业风险降低，优越性明显，在保证钢板桩围堰实体质量和施工安全的同时，提高了施工效率，缩短了施工工期，降低了施工成本。对于静水、高效、非水上施工的钢板桩围堰有着广泛的应用前景。
参考文献：
[1]双排钢板桩围堰监测分析[J].黄晓健，赵旭特.工程质量.2018（04）
[2]深水钢板桩围堰施工新技术研究[J].王路少，谢光宇.吉林水利.2017（11）
论文作者:郭建功
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/1/4
标签：围堰论文; 钢板论文; 工程论文; 水闸论文; 高程论文; 水上论文; 沥水论文; 《基层建设》2018年第35期论文;