摘要：钢板桩围堰技术是水利工程施工中一项重要技术，对其施工和发展有重要意义，因此通过对钢板桩围堰施工工艺的研究，既能够促进其施工技术改进和安全可靠性的提高，还能够提升水利工程的施工质量。本文简要分析了水利工程中钢板桩围堰施工工艺，期望为以后的钢板桩围堰施工提供一定的技术参考。
关键词：水利工程；钢板桩围堰；施工工艺；
在地质地形和水情复杂的水利工程施工中，围堰工程的设计和施工起到至关重要的作用，而具有高强度和好的防水性的钢板桩围堰就是水利工程建设过程中的一项重要施工技术。除此之外，它还具有组装方便（满足各种形状的围堰）、施工速度快（缩短工期）、施工费用低（节约施工成本）、不污染环境和水源（符合国家相关土地等资源保护的国策）以及可以重复利用（回收率高、互换性良好）等优势。在桥梁施工中作为沉井和明挖基础、管柱和桩的防水围堰，其不仅可以成为灌注封底混凝土的模板，还可以起到防水作用。因此钢板桩围堰是最经常使用的一种围堰形式，在水利工程施工中也广泛应用。其结构包括单壁和双壁式两种，内部设有横向支撑、纵向支撑和斜支撑的单壁式钢板桩围堰采用较多，而在水深和水流速度大的特殊情况下需采用双壁式。近年来钢材制造业的发展推动了钢板桩围堰施工技术的进步，而钢板桩的改进和应用的广泛也将加快推进中国水工及深水基础施工的发展[1]。
一、钢板桩围堰施工工艺
1.1施工准备
其一是施工前组织对相关施工人员技术交底，除了了解施工围堰的重要性外还要学习和明确设计文件及各施工班组的任务及工序要求。其二是进行定位放样。而钢板桩定位系统应包括两层定位架，上层固定在钢管桩上，下层架在水面上，两层定位架间距4m。其三是进行场地清理和平整，做好相关材料和安全的检查工作，其中对新进厂钢板桩材料要根据要求进行外观检验和性能抽检。而对于周转使用过的钢板桩，应根据相关技术规定对其破损、锁口不合及弯曲的情况进行修整。钢板桩的起吊和堆放都要符合要求，如起吊长度＞21m的钢板桩时应控制起吊根数＜5根，而堆放应选择合理场地以防止其自重引起地面沉陷[2]。
1.2钢板桩插打
钢板桩的插打以导梁为基准，采用逐根插打的方式，在插打过程中随时纠偏，最后合拢。其主要步骤包括：将黄油涂在预施打钢板桩的锁口内→安装主副吊点→起吊并在一定高度处放松副吊点来使钢板桩垂直→钢板桩就位插打→振动锤击将钢板桩沉入到标高位置→点焊固定后拆除悬挂外导环吊杆的挑梁→重复操作逐根插打。
其中首根钢板桩时围堰中其他桩的基准点，下根桩的位置和垂直度受制于上根桩，因此需严格控制其平面位置和垂直度。在施工中为避免出现钢板桩打入过程中过出现弯曲现象，应在第一根钢板桩上焊接连接板，使其成为闭合箱型结构，这样不仅能稳定结构，还能发挥连接板的抵抗拉力的作用。一般将上游中心作为第一根钢板桩来向两边施打，第一根桩打入后要焊接在内导向架上来定位。
钢板桩插打过程中会出现上口偏向外侧的扇形变形，其原因是桩上下口的定位和力作用不一造成，而如果扇形变形积累到一定程度时，沉桩就无法进行，因此需要及时纠偏。一种方法是通过异形桩（如一端小一端大的楔形钢板桩）的制作使用来避免，但应保证其一次沉桩到位；另一种方法是采用屏风式插打方式（先插后打，待一循环导架的桩全部插满后从前面往后振动沉桩，沉下一定深度再循环锤桩并往复沉桩到标高），因为后桩受前桩影响小，而同时后桩对前桩起到限位作用，因此能明显改善偏差，基本消除扇形变形。
1.3钢板桩合拢
一般将承台短边侧面作为钢板桩合拢段，而作为最关键一步，在合拢施工中需要严格控制质量以避免渗漏现象发生。在拼装前要实地测量钢板桩宽度并合理选择，合拢时采取先插合龙、再逐根施打到位，使钢板桩围堰合龙的方式。合拢施工中若两侧锁口不平行，要进行调整：①在钢板桩插下后若调整间距无法完全平行，则通过加大施打力度来插下钢板桩；②若合拢口尺寸上下都大或都小时，采用倒链进行相向对拉或反向外拉的方式调整；③若合拢口上窄下宽或上宽下窄时，采用倒链对上部或下部进行相应的相向或反向拉动，确保合拢处上下宽度一致。而当合拢出宽度无法调整时可制作上下宽度布艺的异形钢板桩。
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1.4钢板桩加固
在合拢闭合钢板桩后，为防止钢板桩的变形，需分阶段对围堰内进行排水、抽泥，并逐层安装钢板桩支撑。钢板桩支撑包括围檩和内支撑，采用两层布置，其中围檩固定于钢板桩内壁，而钢管桩八字撑两端均用三角加劲板加固。一般支撑和降水的施工按照“先支撑后降水或吸泥，分层支撑分层降水或吸泥”的原则进行。在施工中内支撑部件在加工和安装时都需严格控制精度和安装平面位置、高程等，从而确保其安装在同一水平面上并受力均匀。构件焊接要牢固，避免失稳。在钢板桩和内支撑间使用加劲板满焊以确保良好接触。在安装内支撑时也要持续监控围堰受力和变形情况，出现异常及时处理。
1.5钢板桩拆除
钢板桩和支撑拆除时间由施工单位根据现场自行调整，在钢板桩拆除前需先拆除围堰内支撑。其拆除顺序是从下往上，先注水至支撑下的位置，再逐层拆除内支撑，拆除时采取先拆斜撑再拆较短的杆件最后拆纵横通长杆件的方式（其中围檩杆件最后拆）。拆除支撑后，引水进围堰来平衡内外水压（保证围堰内水位比外水位高出1-1.5m），消除钢板桩压力，部分脱离钢板桩与混凝土。钢板桩拆除时采取与打桩顺序相反的方式，从下游到上游依次拔除。下游拔除时先选择容易拔除的钢板桩，先略微松动拔高，再依次循环。可采取射水、振动等松动措施来处理拔不动的桩，而针对桩尖打卷及锁口变形的桩，可加大拔桩力同时拔除相邻桩，实在不行可进行水下切割。拔除的钢板桩及时清理杂物、调直变形后及时运出工地，以保证场地清洁。
二、钢板桩施打和防渗质量控制措施
（1）接长钢板桩时要用夹具夹牢对正钢板桩后才能施焊，且要求接头处的缝隙和上下错位不能超过相关规定。
（2）通过在插打钢板桩位置设置相应导向桩和支撑架来保证钢板桩垂直度和合拢的正常进行，插打时及时监测桩身倾斜度，避免超过极限无法纠偏现场出现。
（3）采用按先后插打的顺序来运输和存放钢板桩，从而在插打时可按规定顺序进行。而在钢板桩施打过程中可通过加桩帽在桩顶的方式来避免施打时锤击过猛造成的桩尖弯卷的问题。
（4）钢板桩施打时，若垂直度较好可一次施打至设计深度，而若垂直度不好时可采用多次施打且边打边纠的方式来保证其垂直度要求。
（5）在钢板桩围堰抽水和安装支撑时，要密切监测对外水位和桩身变形度，及时发现钢板桩的异常变形并反向补水。
（6）通过在低水位处设置连通管的方式来确保围堰外的水位高于围堰内的水位，抽水时将其封闭。
（7）施工时要加强防渗漏措施：确保钢板桩拼缝连接准确；确保橡胶密封片紧密；确保焊接连接牢固；加强锁口松紧度检查（不能过紧或过松）；及时监测现场土质情况（若土质与勘察报告不符，及时上报并采取措施）；围堰下部出现隆起时及时采取水下浇筑封底混凝土的措施处理。
（8）施工后出现渗漏及时处理：抽水时出现锁口小渗漏可采用破棉絮或黏土填堵；对施工后的大渗漏可用快速堵漏剂对锁口位置进行及时封堵；渗漏严重时在围堰内侧用板条、棉絮等嵌塞，而围堰外侧则通过砂袋或细煤渣、木屑等细物来填堵。
三、结语
钢板桩围堰的施工速度快、施工成本低、安全可靠的优势使其具有较高的经济和社会效益，也更有利于在水利工程中推广使用。同时，钢板桩围堰施工工艺也是复杂和影响较大的技术，需要注意的问题较多。因此，在水利工程中除了施工前要根据施工所在地的地质地形、气候水文条件以及交通等多方面的因素来合理选择和使用钢板桩围堰技术外，在施工中也要重视各个细节，保证各个环节施工质量。
参考文献：
[1] 赵欣. 钢板桩围堰在水利工程施工中的应用[J]. 水利规划与设计，2015，4：105
[2]宫东平. 南水北调中线配套工程钢板桩围堰施工方案探讨[J]. 河南水利与南水北调，2014，15：43
论文作者:张柳霞
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/23
标签：钢板论文; 围堰论文; 水利工程论文; 方式论文; 水位论文; 水利论文; 位置论文; 《基层建设》2017年第12期论文;