拉森钢板桩在黄浦江围堰中的应用

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摘 要：本文介绍了徐汇滨江出水箱涵在黄浦江岸高水位施工前，对施工范围进行拉森钢板桩围堰的设计及施工经验。笔者在徐汇滨江施工期间，成功实现了三个拉森钢板桩围堰，在施工中的工期节省、降低成本、及水土保护等各方面取得了的宝贵的经验，供相关学者在具体实施过程中借鉴。

关键词：围堰 拉森钢板桩 黄浦江 水土保护 施工 设计

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（b）-0050-03

Application of Larsen steel sheet pile cofferdam of the Huangpu River

Wei Fuhua

（shanghai hydraulic engineering waterworks co.，ltd，shanghai，201612）

Abstract： The article introduces the design and construction experience of Larsen steel sheet pile cofferdam for the construction area before the high water construction of the water box culvert in in Xuhui Binjiang Huangpu River. During the the construction of Xuhui Binjiang，the author successfully implementated in three Larsen steel sheet pile cofferdam. Gain valuable experience in shorten the construction period，cut the cost and soil and water conservation.And this can be used for reference for scholars in the concrete implementation process.

Key Words：Cofferdam；Larsen steel sheet pile；Huangpu River；Soil and water conservation；Construction；Design

1 工程概况

1.1 地理位置与形势

新宛平排水泵站出水箱涵工程地处黄浦江西岸，在黄浦江接近90°转弯的水流地带，且长时间受水流及潮水倒灌的影响，该处护岸受到水力刷深影响较大，已经形成水深达到9 m之多。因此在该处施工排水口箱涵难度大，需要对江岸设置一个牢固的防渗围堰，确保施工范围是干地，方能确保工程顺利进行。经过各种方案比较，采纳拉森钢板桩双排围堰设置，能很好地解决防渗围堰要求。具置如图1所示。

1.2 围堰要求

根据设计定性要求及实际情况，先施工出水口段两侧约100 m范围的防汛墙。结合20 m长的预制方、板桩的施工及防汛墙以内的拉森钢板桩支护施工方案共同实施。围堰设置在排放口前2 m（施工净距）左右位置处，围堰包围排放口，以满足施工要求为准。围堰施工之前须先拆除部分原建码头结构，只可拆除码头顶层的梁板结构，切不可破坏码头桩基及承台。待围堰拆除后，应依原样恢复码头结构。出口施工时采用临时围堰，确保施工期间止水效果，同时要确保安全，施工完毕后应全部拆除，按原样恢复原码头结构。

2 围堰设计

2.1 设计依据

（1）设计院提供的施工蓝图及围堰定性要求。（2）有关的施工技术规范。（3）现场勘察过的实际施工环境情况。（4）黄浦公园潮位站的潮汐表，并经过现场水位观测调整。

2.2 围堰结构设计参数

排放口箱涵与黄浦江相接，宽度为 27.2 m，箱涵口底板标高为-1.0 m，滩地标高约-4.5 m（吴淞），现状泥面线坡度约1∶1～1∶2，坡度较陡，施工难度较大。综合考虑造价及施工现场的实际情况，尽可能用最小成本来完成围堰的施工。因此围堰设置在北票码头上，靠近一级防汛墙位置，确保出水箱涵的干地施工。

考虑多方面原因，本围堰设计方案做如下设计。

（1）由于防渗要求高，施工围堰必须断水，因此考虑使用双排拉森钢板桩围堰，宽度为4.5 m。其中内排拉森钢板桩约40延米，外排桩约60延米。

（2）根据本工程非汛期临时防汛墙标高5.15 m，围堰顶高度设计为5.5 m，满足非汛期防汛要求。

（3）根据设计意图，以及现场结构的断面形式，以避开老桩施工围堰为原则，设计拉森钢板桩的断面形式，第一排拉森钢板桩距离一级防汛墙轴线2.5 m，第二排拉森钢板桩距离一级防汛墙7 m，双排围堰长度约50 m（按实调整）。

（4）拉锚采用Φ32的对拉螺杆，每4 m设置一组拉锚；横向围檩采用双排25 cm槽钢，并用槽钢作为支撑牛腿，拉锚及围檩的固定采用Φ20铁板焊接而成。

（5）围堰与板桩之间采用高压旋喷桩止水，旋喷桩长度应比滩地标高深4 m，即L=14 m，桩径为800 mm，间距为600 mm，即搭接为200 mm。

根据以上五条原则绘制围堰平面示意图如图2所示，断面示意图如图3所示。

3 拉森钢板桩围堰施工方法

3.1 围堰施工部署

考虑到本围堰与箱涵及防汛墙的施工配合问题，本围堰方案计划在临时防汛墙已经砌筑完毕并验收合格后，且方、板桩施工完成后进行。施工时从上游往下游方向施工，内外拉森钢板桩围堰同时施工，施工完成一工作段后立即进行拉锚围檩，直到全部拉森钢板桩围堰完成。施工完成后，即可在低潮位时铺设土工布，并采用粘土回填堤芯。回填粘性土完毕后即可在围堰与板桩接头处采用高压旋喷桩止水，从而确保围堰达到预期止水效果。

3.2 围堰施工工艺流程

围堰的施工流程如图4所示。

3.3 围堰施工方法

3.3.1 施工准备工作

（1）测量放样。

根据测绘院提供的工程测量成果资料，选择适合本工程围堰的控制点进行测量放样，遵照《工程测量规范》，采用检测合格的全站仪进行平面控制测量，确保围堰轴线的准确性。采用检校合格的水准仪进行高程控制，复测原始滩地高程以及实施控制围堰顶高程。

（2）设备进场准备。

本工程的钢板桩拟采用吊机振动锤施打。根据地质资料，拉森钢板桩施打位置主要在2、3、4层土体上，根据桩底贯入度N，拉森钢板桩长度取15 m，振动锤振幅As则按下式计算：As=√（1.6N+L）

投入拉森钢板桩打拔桩机1台施工，型号为50 t履带吊机结合D60悬挂电动振动锤。其振动力约600 kN，锤重4 t。

（3）材料进场准备用量。

根据围堰的设计计算工程量，以准备充足的材料，并做好相关的协调保养工作。物资准备充分，便于施工各工序有机连接起来，缩短围堰施工工期。

（4）人员进场准备。

围堰施工时准备充足的施工人员，一方面准备陆上袋装土；另一方面在恰当时机赶潮施工，铺设围堰棱体。

（5）板桩完成。

在防汛墙及出水箱涵的方板桩施工完成后进行拉森钢板桩围堰，可以节省施工工期，同时有利于围堰的独立完成，箱涵的基坑支撑也可单独考虑止水防渗设计。

（6）老码头破除。

由于拉森钢板桩设置在老码头上，因此必须提前将老码头破除。

3.3.2 施打拉森钢板桩、围檩及拉锚

根据围堰的设计结构形式，先从上游往下游施打拉森钢板桩。根据打桩机的特点及工作环境，考虑拉森钢板桩分段分单元逐步向下游推进，具体施工方法如下。

（1）先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线。

（2）准备桩帽及送桩：打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。

（3）单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。

（4）考虑每10 m作为一个工作单元，第一工作单元完成后，即可进行围檩施工。围檩施工分二档进行，在退潮后进行作业，施工时考虑人工配合挖机进行，先将拉锚螺杆穿孔连接两排拉森钢板桩，再用挖机将槽钢吊至锚杆处，人工配合固定，并及时用电焊将槽钢焊接，围檩结构详见图5。

（5）第一工作单元结束后，在该单元围堰顶上铺设道板，设备向前推进10 m左右，继续往前逐步施打，循环操作。

3.3.3 土工布铺设、粘土填芯

根据设计断面，将250 g/m2土工布缝制成若干整块，利用人工赶潮将已缝制成型的土工布铺设在堰体内，注意铺设过程中考虑土工布的搭接。土工布铺设完毕，即用挖机回填粘土压实，防止涨潮致使土工布漂浮。回填时采用挖机等设备捶击土方分层压实，直到围堰完全填筑到5.5 m高程。

3.3.4 旋喷桩止水防渗

针对拉森钢板桩与板桩相接处的防渗止水，本方案拟采用高压旋喷桩方式对土体进行加固防渗。本方案采用接杆式旋喷桩机进行两重管高压旋喷施工，桩机平面尺寸1.6 m×2.3 m、高度2.6 m、每根钻杆长度1.5 m。

出水箱涵、防汛墙施工及围堰拆除（略）。

4 拉森钢板桩的施工中遇到的问题及处理

由于地质结构复杂，钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常采用如下几点办法解决。

（1）外排拉森钢板桩位置可能碰到原斜桩的应急处理措施，视具体实际情况拟采用以下三种处理方式进行：①在斜桩的范围内施工时应减慢施工速度，如仅有1～2 m深度的影响，则可停止往下施工，不考虑采用其他处理措施；②如超过2 m，则可采用绕开该桩，具体处理方法为：将2 m范围内已施工完毕的拉森钢板桩拔起，改变原拉森钢板桩的设计轴线，往防汛墙方向移动2米左右进行施工；③如第②种方案实施不了，则可采用高压旋喷桩斜打，对该障碍桩的位置进行土体加固，从而同样达到防渗止水的效果。

（2）打桩过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。

（3）拉森钢板桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔1.0～2.0 m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。

（4）钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。

（5）在基础较软处，有时发生施工当时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打该桩的连接锁口上涂以黄油等剂减少阻力。

5 拉森钢板桩围堰的优缺点

5.1 优点

（1）拉森钢板桩围堰，能在较深的水深中施工。（2）能抵抗水流的冲刷，拆除也方便。（3）与土围堰相比，拉森钢板桩围堰对水土保护、环境保护具有一定的优势。（4）施工速度快，能节省工期。

5.2 缺点

（1）机械操作，施工时有一定的安全隐患，需要施工一段、围护一段。需要专人统一指挥。（2）拉森钢板桩租赁使用，若施工工期长，则租赁费用大，产生变形，则需要围护，施工成本大、围护费用高。

尽管拉森钢板桩存在一定的缺点，但是在黄浦江已经实施成功三个拉森钢板桩围堰，其方法可在黄浦江及苏州河内广泛应用。

参考文献

[1] 张志华.上海青草沙水库输水泵闸围堰防渗墙施工技术[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2010，10（3）：34-36.

[2] 李群.拉森VI型钢板桩在深水桥梁基础施工中的应用[J].铁道勘察，2012，3：57-58.

[3] 熊凯.论深基坑围护中的拉森钢板桩围堰施工方法[J].城市建设理论研究：电子版，2012（15）.