鋼板樁在紅樓路段航道整治工程中的應用

沈旭鴻

(江蘇省交通規劃設計院股份有限公司)

 

摘要:鋼板樁作為一種柔性、快捷、可重復利用的綠色建材，廣泛應用于碼頭、船塢、水閘、圍堰支護等工程領域，有著較好的綜合經濟效益。本文敘述了鋼板樁護岸在蘇南運河紅樓路段航道工程中的應用，從設計、施工、防腐等方面進行闡述，說明了鋼板樁在航道護岸工程應用中的優越性。工程的應用成功也為鋼板樁護岸在江蘇省干線航道網乃至長三角地區高等級航道建設中的推廣和應用積累了經驗。

關鍵詞:鋼板樁 航道 護岸 應用

 

1項目背景

根據交通部《公路水路交通科技發展戰略》的精神,推動資源節約和環境友好型行業建設，實現交通運輸的可持續發展，是新時期貫徹落實科學發展觀的必然要求。內河航運作為綜合運輸體系中不可替代的重要組成部分，構建和諧環保、節能減排的內河運輸環境將成為航道建設的必然要求之一。鋼板樁在資源節約、經濟適用方面較傳統的漿砌塊石、鋼筋混凝土護岸具有無可比擬的優勢，具有非常廣闊的應用前景。

在設計理念上,國內傳統的內河航道護岸工程，主要考慮河道防沖刷、抗碰撞等性能要求,結構型式基本上屬于剛性結構,如現澆混凝土、漿砌塊石等。近年來,隨著柔性化設計概念的提出,考慮航道與周邊生態環境以及人文環境相統一的設計理念越來越得到重視。雖然鋼板樁護岸在一次投入中費用較高，但是作為一種柔性、快捷、可重復利用的綠色建材有著較好的綜合經濟效益。

2 工程概況

蘇南運河北起長江諫壁口門，南至江浙交界的鴨子壩,全長約212km,溝通了長江和太湖水系,連接蘇申內、外港線和長湖申線等眾多江蘇省干線航道，常年有周邊 13 個省市船舶在蘇南運河上航行，航行船舶的密度超過了德國萊茵河，是京杭運河上貨運量最大、船流密度最高的河段。近年來,隨著貨運量的快速增長、蘇南運河部分航段坍塌、沖刷和掏空引起部分護岸破損嚴重,致使通航能力降低，為進一步發揮國家水運主通道資源優勢，目前正在開展蘇南運河全線三級航道整治工程。

蘇南運河流經江蘇省經濟最發達的蘇錫常鎮地區,部分航段兩岸房屋及廠區密集,采用傳統的護岸結構型式需要開挖施工，帶來了較大的征地拆遷費用,而鋼板樁永久護岸的利用節省了土地資源,節約了拆遷費用。因此在綜合考慮工程及征地拆遷費用的情況下，鋼板樁護岸在局部拆遷困難段具有明顯的優勢。

蘇南運河常州九里橋紅樓路段護岸施工時,原設計采用的是灌砌塊石擋墻方案，長度共計180m由于該段護岸后方廠房和房屋密集，采用傳統的護岸形式需要大開挖施工,征地拆遷難度大,為避免大面積的房屋及廠房拆遷,并保留后方紅樓路,該段護岸考慮采用鋼板樁護岸進行設計。

 

 

3工程地質及水文

 

3.1 地形地貌

本河段流經區域在地形地貌上屬于長江下游沖湖積平原工程地質區太湖水網平原工程地質亞區，地勢寬廣平坦,地面高程▽4.0~▽60(1985 國家高程基準),地勢總體比較平坦。運河沿岸多分布有民房和廠房,田間多分布有溝渠浜塘,河流縱橫成網,素有“水鄉澤國”之稱。

 

3.2地層巖性

1b 填土:粉質粘土含碎石,主要為原駁岸段填土。分布于地表,層厚 1.0~3.0m,平均厚度 2.0m,分布不連續。

1-1 粉質粘土:灰黃、褐灰、黃灰色,可塑為主,中等壓縮性,部分為粉土或粉質粘土混粉砂。上部含植物根莖,結構松散,分布于地表,受人工改造和大氣影響,性質不均。層厚 1.0~3.0m,平均厚度 2.0m,近地表連續分布。推薦地基土容許承載力 f=100~140kPa。

2-1(粉質)粘土:灰黃色、褐黃色,硬塑,部分可塑,夾鐵錳結核,中等壓縮性。層頂標高為▽2.5~▽0.0,層厚2.0~7.0m,平均厚度 3.5m,分布不連續,部分地段受河流侵濁而缺失。推薦地基土容許承載力 f=180~240kPa

2-1a 粉質粘土:灰黃色、褐黃色,軟塑為主,中等壓縮性。零星分布于 2-1 層底部，層厚4.0~6.0m。推薦地基土容許承載力f=140~160kPa。

3-1 粘土、粉質粘土:灰黃色、灰色，可塑~硬塑，中等壓縮性。層頂標高約▽-10.0m，未揭穿。推薦地基土容許承載力f-180~230kPa。

 

4 航道護岸設計方案

4.1設計目的

在蘇南運河常州九里橋紅樓路段航道采用鋼板樁護岸進行設計時,主要目的及要求如下:

1)避免護岸后方房屋及廠房拆遷,減少對周邊生產、生活的影響;

2)確保墻后道路正常通行;

3)設計航道底寬、口寬及水深等斷面標準滿足三級航道整治要求。

 

4.2設計方案的確定

在方案設計初期,從經濟及技術的角度出發,根據設計目的考慮了鋼筋混凝土排樁墻、地下連續墻、預制板樁墻等多個方案。但是最終根據現場條件考慮到鋼板樁具有以下優勢而最終選擇了鋼板樁+土層錨桿作為護岸設計方案:

1)施工快捷、工期短;

2)施工場地較小對道路出行及生產、生活影響小;

3)安全環保;

4)外形美觀。

 

4.3設計結構形式

九里橋紅樓路段護岸，采用U型鋼板樁+墻后土層錨桿的結構型式。鋼板樁型號采用WRU12-600型冷彎U型鋼板樁,樁頂高程▽6.2,樁底高程▽-9.8樁長為16m，鋼材強度等級為 Q345。墻后土層錨桿設置在▽2.8 處,土層錨桿與水平向夾角為 20°。土錨采用分散壓縮型土錨，總長 16米,間距為 2.4米/根，鋼絞線采用無粘結型，1x7標準型12.7-1860-I1(GB/T5224-1995),共4束。

 

5 施工

1、打樁機械進場,施工完成鋼板樁護岸。鋼板樁施打時必須以兩端平面尺寸控制。打樁時宜根據鋼板樁的特性、土質及周邊場地等情況選定經濟合理的施工機械和施工方法。鋼板樁之間通過鎖扣咬合聯成整體，樁在打人前應將樁尖處的凹槽口封閉，避免泥土擠入,鎖口應涂以油脂、瀝青等止水材料。由于鋼板樁作為護岸直接暴露在外，故對其外觀要求較高，所以對鋼板樁的偏位、垂直度要求較高。施打鋼板樁要求樁頂水平偏差不得大于50mm，樁身垂直度不得大于 1/320。同時完成鋼導梁焊接安裝施工。

 

2、錨桿機械進場,施工完成以▽2.8為中心位置，傾角為20度,鉆孔直徑為Ф180mm(鋼板樁及鋼導梁上亦需要開孔),鉆孔長度為16m,并需要適當清孔。同時需要完成土錨錨桿(含注漿管)的加工與組裝。

 

3、插入錨桿到位后進行第一次注漿。注漿材料水泥宜采用標號為42.5 級的硅酸鹽水泥,砂宜采用中砂，水泥的各齡期強度不得低于《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007 中規定的數值。注漿壓力不宜小于0.4MPa。注漿管頭部需插入鉆孔,距孔底宜留有 50~100mm的空隙，待孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時可以停止注漿,然后進行止漿密封裝置的注漿，注漿壓力不宜小于 2.5MPa。

 

4、對錨固體的二次高壓注漿。當第一次注漿形成的水泥結石體強度達到5.0MPa后，可以進行第二次高壓注漿,注漿壓力不宜小于 0.8MPa。二次高壓注漿材料宜采用水灰比為0.45的純水泥漿。二次高壓注漿時需將鉆孔口用水玻璃等材料封密實。

 

5、施工完成鋼臺座及錨頭等構件。當錨固體達到要求后對▽2.8處土錨進行張拉,張拉時,先對與孔底承載體相對應的一對鋼絞線進行張拉，之后對兩對鋼絞線同時進行張拉鎖定。張拉時采用循環加載，初始荷載宜取 0.1~0.2Nt(Nt 為錨桿拉力設計值),之后每級加載增量宜取 0.15 倍 Nt。在每級加載等級觀測時間內,錨頭位移不大于0.1mm 時可施加下一級荷載。達到 1.05~1.10Nt 時保持 15min,然后卸載至鎖定荷載設計值進行鎖定。加載速率應滿足《巖土錨桿(索)技術規程-CECS22:2005》中相關要求。

6、 防腐處理

鋼板樁結構有部分長期浸泡在水中，還有部分處于水和空氣的干、濕交替中，因此必須做好鋼結構的防腐蝕處理。U型鋼板樁在▽6.2~▽-1.0臨水面采用噴鋅防腐，鋼板樁其余部位及鋼導梁等其他附屬金屬結構面層需涂防銹漆及面漆各兩道。鋼結構有關防腐處理要求應滿足《水工金屬結構防腐蝕規范》(SL105-95)中的有關要求。

 

 

7結論

從項目實際應用效果來看，鋼板樁護岸既滿足了三級航道整治的要求，同時也避免了后方房屋的拆遷。鋼板樁施工過程中,具有進度快、占用空間少環境影響小的特點。

鋼板樁護岸在蘇南運河三級航道工程中的應用,不僅將直接服務于蘇南運河航道整治的工程，也將為鋼板樁護岸結構在江蘇省干線航道網乃至長三角地區高等級航道建設中的推廣和應用積累了經驗,并為之提供相應的技術指導和工程應用參考。