長(zhǎng)江干堤防滲鋼板樁施工技術(shù)探討

(長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江工程建設(shè)局)

作者簡(jiǎn)介;孫昕,男,長(zhǎng)江工程建設(shè)局 高級(jí)工程師 日本援助中國(guó)堤防鋼板樁防滲主體工程施工項(xiàng)目經(jīng)理

摘 要：通過(guò)對(duì)鋼板檢首次應(yīng)用于長(zhǎng)江堤防介紹入手,筆者從鋼板樁理論計(jì)算數(shù)量小子實(shí)際使用數(shù)量的現(xiàn)象入手,分析出主要原因是鋼板樁偏斜造成。提出合理控制超理論鋼板樁數(shù)量應(yīng)注意的問(wèn)題。對(duì)偏斜產(chǎn)生的不利影響、鋼板樁空間狀態(tài)的測(cè)量,產(chǎn)生偏斜的因素，偏斜的方法和控制等方面進(jìn)行了分析。最后對(duì)鋼板樁運(yùn)行觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)江堤防 鋼板樁 施工 技術(shù)

1998年夏季，長(zhǎng)江流域發(fā)生自1954年以來(lái)的又一次全流域性大洪水,長(zhǎng)江中下游堤防險(xiǎn)情不斷,洪災(zāi)損失嚴(yán)重，引起了包括日本在內(nèi)的國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注。針對(duì)堤基滲流引起的各種險(xiǎn)情,日本駐華使館照會(huì)外經(jīng)貿(mào)部和水利部,就利用日本政府無(wú)償援助資金緊急實(shí)施長(zhǎng)江堤防鋼板樁加固示范項(xiàng)目提出了建議。

經(jīng)過(guò)充分準(zhǔn)備工作后,外經(jīng)貿(mào)部與日方簽署了“中國(guó)長(zhǎng)江大堤加固計(jì)劃”項(xiàng)目的政府換文。根據(jù)協(xié)議,日本政府將向中國(guó)提供14.57億日元限額(約合人民幣1億元)的無(wú)償援助。

鋼板樁用于長(zhǎng)江干堤防滲,是我國(guó)長(zhǎng)江堤防防滲首次應(yīng)用,在實(shí)踐中,如何認(rèn)識(shí)鋼板樁打人地層后,空問(wèn)狀態(tài)及其影響的諸多因素,亦是施工技術(shù)的關(guān)鍵,直接影響到施工質(zhì)量、合攏成敗、生產(chǎn)成本等方面。

根據(jù)截而形狀不同鋼板樁主要分“一”型,“Z”型,“U”型等。此次應(yīng)用的是FSP-IVA型"U”型鋼板,板厚14-16m，材料為低碳高錳鋼材料、設(shè)備主要采用60-90KW電動(dòng)錘，錘與鋼板采用電動(dòng)錘液壓夾板聯(lián)接,主要設(shè)備還有55-80噸履帶吊機(jī),200~300KVA柴油發(fā)電機(jī)、電器、液壓控制箱等組成。

鋼板打入后的空間狀態(tài),由相互平行和垂直于鋼板防滲墻軸線的參數(shù)和繞鋼板樁中心軸線扭轉(zhuǎn)角度描述(以下統(tǒng)稱(chēng)為偏斜)。從施工工藝看,相對(duì)鋼板樁位置和軸線的傾斜和扭轉(zhuǎn)是難以避免的,如果注意技術(shù)上的控制是完全可以減緩其發(fā)展趨勢(shì),降低項(xiàng)目成本。

1 偏斜產(chǎn)生的不利影響

①鋼板樁的總數(shù)量增加

如地表水平距離1000m,每根樁相互嵌合后寬度為0.4m,理論計(jì)算總量為2500根,其實(shí)際往往大于2500根,這主要是偏斜產(chǎn)生的影響。根據(jù)客觀影響,實(shí)際數(shù)與理論數(shù)比值應(yīng)控制在1.006-1.013之間。

②異型鋼板的數(shù)量增加

打入鋼板樁的正常傾斜趨勢(shì)是向未打入的軸線方向傾斜。一但偏斜達(dá)到1%時(shí),為了施工的效率和質(zhì)量，應(yīng)插打異型糾斜鋼板樁,該鋼板樁上窄下寬,長(zhǎng)20m。該糾斜度一般為1%。異型糾斜鋼板樁造價(jià)高,且不能一次性軋制而成,必須進(jìn)行專(zhuān)業(yè)工廠或現(xiàn)場(chǎng)加工制作。因此,控制偏斜減少異型糾斜鋼板樁的使用數(shù)量，也是技術(shù)控制的難點(diǎn)。

③合攏口鋼板樁施工難度增大

為滿(mǎn)足工期,提高工作效率。往往一個(gè)單位工程,一條軸線上有2-3臺(tái)機(jī)組同時(shí)施工,最后進(jìn)行鋼板樁防滲墻的合攏口連接,使防滲墻連成整體。合攏是否順利可靠，與合攏口附近鋼板樁空間狀態(tài)或偏斜度關(guān)系密切，筆者實(shí)踐中,進(jìn)行過(guò)三次合攏,合攏時(shí)間分別為7分鐘、60分鐘、2040分鐘,其差異如此之大,主要與合攏口兩 邊鋼板樁的偏斜程度和對(duì)偏斜量準(zhǔn)確測(cè)量相關(guān)。

2 鋼板樁空間狀態(tài)的測(cè)量

如圖1所示,鋼板樁應(yīng)控制A-A(法線方向);B-B (軸線方向);和T轉(zhuǎn)角的三個(gè)參數(shù)。實(shí)際中的鋼板樁插打開(kāi)始、中間、終了的三級(jí)控制一般是通過(guò)地表的觀測(cè)和測(cè)量進(jìn)行。打入的狀態(tài)必須結(jié)合測(cè)量參數(shù)和同類(lèi)地層插打的難易程度綜合判斷分析。

①A-A;B-B方向的測(cè)量:開(kāi)始吊機(jī)自由懸?jiàn)A鋼板樁插人已打入鋼板樁的嵌合槽內(nèi),對(duì)A-A向和B-B向，同時(shí)用重垂線校準(zhǔn)垂直度。利用地表施工導(dǎo)架和契塊調(diào)整鋼板樁的偏轉(zhuǎn)角度。在施打的全過(guò)程中,隨時(shí)檢查校正。鋼板樁上端插打至地表1-2m時(shí),用重垂儀和鋼尺測(cè)算兩個(gè)方向的偏斜值,如超過(guò)指標(biāo),拔出調(diào)整后打入。

②兩塊鋼板樁嵌合口狀態(tài)控制:如圖2所示,為正常相互平行的兩塊鋼板樁的嵌合狀態(tài),嵌合處周?chē)幸欢ㄩg隙。如鋼板樁偏斜,根據(jù)偏斜狀態(tài)的不同,該間隙會(huì)發(fā)生變化。如果上部A-A向和B-B向兩個(gè)方向已校 準(zhǔn),其問(wèn)隙可以分析已打人地下鋼板樁的偏斜狀態(tài)。

③鋼板樁打人時(shí)間分析:通過(guò)打人時(shí)間的對(duì)比分析,可以排除地層、正常嵌合摩擦力、操作方法等影響，當(dāng)實(shí)際打入時(shí)間,較正常太長(zhǎng)時(shí),說(shuō)明此鋼板樁打入后空間狀態(tài)在惡化,必須采取技術(shù)措施。

3 產(chǎn)生偏斜的因素

①地層因素:當(dāng)打人的過(guò)程中,遇到軟、硬互層,且層面與水平的夾角較大(一般>350),在此層位易產(chǎn)生鋼板樁的傾斜,如果遇到較大卵石、塊石,還會(huì)發(fā)生沿其縫隙偏斜。

②操作因素:主要是打人速度的控制,兩個(gè)方向垂直度調(diào)整信息傳送的準(zhǔn)確、及時(shí),鋼板樁地表定位等方面的影響。對(duì)易產(chǎn)生偏斜的地層和部位,如不控制打入速度,會(huì)造成偏斜趨勢(shì)加快,對(duì)后面的施工和糾偏帶來(lái)困難,垂直度控制信號(hào)員與吊機(jī)手,在信息傳送過(guò)程,應(yīng)注意力集中,傳送視線無(wú)障礙,手勢(shì)明確,達(dá)到動(dòng)態(tài)調(diào)整。地表導(dǎo)向架,定位塊是控制鋼板樁軸線偏差和糾轉(zhuǎn)偏差的機(jī)具。如導(dǎo)向架測(cè)量定位不準(zhǔn)或定位塊磨損后不及時(shí)修復(fù),就難以控制偏斜,影響施工質(zhì)量。

③勞動(dòng)定額管理因素:板樁正確打入的技術(shù)要求,應(yīng)在勞動(dòng)定額中充分體現(xiàn),如僅為提高工作效率,盲目提高插打速度,必然使樁的偏斜加大、加快。一般以?xún)筛愋图m斜樁間正常鋼板樁打人的數(shù)量衡量,相同客觀條件下,數(shù)量越少,說(shuō)明質(zhì)量控制越差。因此,勞動(dòng)定額中,應(yīng)對(duì)異型糾偏鋼板樁使用數(shù)量,納人定額管理,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),提出合理的勞動(dòng)定額管理辦法。

④設(shè)備因素:如不考慮地層、操作等條件,鋼板樁插打的主要影響設(shè)備是電動(dòng)振動(dòng)錘。該設(shè)備采用90KW和60KW兩種，在插打阻力較大時(shí),90KW錘工作效率明顯強(qiáng)于 60KW 振動(dòng)錘,在現(xiàn)場(chǎng)打余留的樁頭,得以充分體現(xiàn)。但施工中如使用90KW錘不當(dāng),易造成嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。大功率錘由于打人能力強(qiáng),當(dāng)感覺(jué)插打困難時(shí),樁的偏斜程度已十分嚴(yán)重了,在現(xiàn)場(chǎng)曾經(jīng)為其偏斜連續(xù)使用過(guò)三根異型糾斜鋼板。