强涌潮地区新型桩式丁坝施工工法的探讨.pdf

小水电2 0 1 6 年第6 期( 总第1 9 2 期) 工程施工 强涌潮地区新型桩式丁坝施工工法的探讨 何国玮 ( 浙江省第一水电建设集团股份有限公司，浙江杭州3 1 0 0 5 2 ) 摘要：强涌潮地区由于强大的潮汐能而使水下施工与一般江河相比，无论在工艺的选择上还是质量控制和安全保障 上，都具有其特殊性。由于国内并无可参考的成熟方案，需要边试验边完善，继而在不断完善中形成了国家级工法强 涌潮地区新型桩式丁坝施工工法。结合该工法，对新型桩式丁坝的施工工艺进行了深入探讨和总结，以期为类似施工环境 的水利、航道工程提供借鉴。图2 幅。 关键词：强涌潮；丁坝；板桩；施工工法 1 概述 钱塘江、亚马孙河、恒河并称为世界三大强涌 潮河流。作为强涌潮河流在中国的代表，钱塘江的 水文特点为：河口受自东海经杭州湾传人的潮波影 响，每日两次涨落，属非正规半日潮性质。河口段 潮位、潮差由于受径流丰枯、河道地形、气象等因 素影响，年内和年际变化均较大。每年7 1 0 月台 风期，常受台风暴潮影响，如与天文大潮相遇，将 形成异常高潮。 钱塘江滩地以抛石、淤泥、粉质粘土夹粉土、 淤泥质粘土、粉砂等为主，板桩施工点应尽可能避 开抛石区，并挖除块石。 2 桩式丁坝的发展及结构特点 为削减涌潮对钱塘江两岸海塘的影响，实现保 塘固堤的目标，多年来，政府部门一直在组织实施 丁坝工程。由于传统的斜坡式堆石丁坝易于损毁， 且潮位一直居高不下，施工条件不具备，工程宕延 多年。因此，2 0 0 2 年开始试验桩式丁坝，采用“短 丁坝窄间距”的方案，将坝长与坝距的比值调整为 1 ：3 左右。经过几年的试验和总结，解决了丁坝护 收稿日期：2 0 1 6 1 0 1 2 作者简介：何国玮( 1 9 r 7 8 一) ，男，高级工程师，主要从事 水利工程技术管理工作。 B 胧I i l ：4 9 5 0 1 9 6 4 9 q q c 哪 岸的难题，至2 0 0 9 年基本完成各座丁坝。 钱塘江桩式丁坝的结构特点为：丁坝坝长5 0m 或7 0m ，由坝身、坝根、坝头组成。坝根上、下游 沿条石塘坦水外口打钢筋混凝土板桩护脚，并用帽 梁连接。坝身下游侧为密排板桩( 长1 1m ) ，坝头 板桩( 长1 8m ) 间隔布置，坝身、坝根与坝头的板 桩均用帽梁连成整体( 见图1 ) 。 3 丁坝施工的特点、难点及解决方案 3 1 施工的特点 抢潮作业。施工期须避开高潮位，选择枯水期 的低潮位施工，以降低施工难度、延长作业时间， 减少潮水对建筑物的破坏。 3 2 施工的难点 ( 1 ) 涌潮巨大的冲击力和毁坏性，使得在江中 作业险象环生。 ( 2 ) 涌潮巨大的破坏性，使得已建和在建工程 的保护也成为一个难题。 ( 3 ) 在江中作业的时间安排也尤为关键。 ( 4 ) 如何在保护明清鱼鳞石塘的前提下，机械 设备安全、顺利下江，如何开展作业也是关键。 ( 5 ) 河滩上块石散布，特别是在一些已毁丁坝 附近，抛石分布杂乱无章，给桩式丁坝的施工带来 额外的挑战。 6 1 万方数据 工程施工S M A I I m 倘0P O W E R2 0 1 6 帕6 而剐0 J 兜 誊三! 糕簟。霾霞藜霾爹誉警薹蓉譬j 鬻| 篓! 萨晦即。r ! 墨- 警p 雕：鹫删嘿尝l 茎型幽型 拟似姗渤喇鑫瑚嗍薪嘲b 蛾鹭 ( 6 ) 粉砂土摩擦力较大，在打桩至地基深处 时常常会遇到较大的阻力，采用常规施工工艺往往 难以为继。 3 3 解决方案 ( 1 ) 避潮作业，赶潮施工，在潮起潮落的间 隙，加快施工进度，形成潮起人机退、潮落人机进 的作业模式。 ( 2 ) 选择枯水期的秋冬季节，利用低潮位的时 间段，延长作业时间、减少安全风险、降低作业 难度。 ( 3 ) 做好已完工程的保护和加固工作，提高新 建筑的抗冲击能力，如加强模板的支撑，在新浇筑 的混凝土表面掺加速凝剂。 ( 4 ) 沿鱼鳞石塘从上游往下游堆填下江道路， 表层采用混凝土砌块石、混凝土护面等保护，防止 道路被冲毁；施工便道与板桩作业循环作业，层层 推进，道路作为板桩的作业平台，板桩为道路提供 掩护。在工程完工后，下江道路和施工便道予以拆 除，恢复江河原貌。 ( 5 ) 板桩作业区尽量避开老丁坝，在沉桩前尽 可能地挖除块石，在遇到孤石时可采用冲抓钻进行 清基。 ( 6 ) 为了减少桩身与土体的摩擦力，在下部密 6 2 实粉砂土层，先在桩位附近5 0c m 左右用打桩机打 拔声2 1 9 无缝管，在管内配2 支高压水枪伸人至下 部粉砂层面进行水冲，使下部粉砂层扩散液化后通 过管道向上溢出。 4 丁坝板桩的施工工艺 4 1 施工工艺原理 江河上的丁坝板桩施工一般有打桩船打桩法和 排架打桩法，由于强涌潮河口打桩船作业时间短、 费用高并且由于船身晃动的缘故，桩的质量难以控 制；而排架法由于事先打设的排架桩与预制板桩的 部分位置重合，因此两种方案都不能满足施工 要求。 本工法采用抢潮作业，在退潮时间段内作业， 涨潮前做好已完工程的保护。施工时利用下江道路 下江作业，板桩施打与道路修筑循环渐进，即填筑 一段道路向前打一段板桩，道路作为板桩运输通道 与板桩施工机械作业的平台，而板桩又作为道路的 保护屏障。板桩施打采用振动沉桩法，以适宜当地 粉砂土滩地的地质条件。 4 2 施工工艺流程 施工工艺流程如下所示( 见图2 ) 。 万方数据 小水电2 0 1 6 年第6 期( 总第1 9 2 期)工程施工 图2 施工工艺流程 4 3 操作要点 ( 1 ) 下江道路及施工便道施工 由于强涌潮河口潮水巨大的冲击力，而钱塘江 岸为明清鱼鳞石塘文物，因此下江道路及丁坝施工 便道的修筑就显得尤为关键；不仅要做到防潮裹 挟，而且还不能破坏鱼鳞石塘，为此下江道路采用 如下方案：沿石塘边线从上游往下游抛填块石，形 成下江坡道，坡道与滩涂形成迎潮夹角，以减少涌 潮的冲击力，夹角的大小以满足机械下江为前提， 角度尽可能大。为防止下江道路被潮水冲毁，填筑 石料的块径尽可能大，迎潮面需采用浆砌或混凝土 砌块石护面，临江侧用2 m 2 以上的装石钢筋笼理 抛，路面用C 1 5 混凝土砌块石护面。江中作业便道 采用石碴填筑，铺筑在丁坝范围内，路面与板桩同 时施工，循环渐进，交替前行。施工结束后，整个 道路系统予以拆除。 ( 2 ) 板桩就位 板桩由平板车从预制场运至塘顶，由2 0t 汽车 吊在塘顶把板桩吊至塘下平台，再用2 0t 以上履带 吊转驳、运输板桩至作业点。平放的板桩末段处位 置放枕木，以提高板桩放置的稳定和端正，有利于 下一步机械夹桩工作。 ( 3 ) 吊运喂桩 在板桩吊至下平台后，首先利用油压振动机的 液压钳夹住板桩，然后用人工套好保险绳( j 51 7 钢 丝绳) ，液压钳钳牢板桩后将板桩提起，行进至施 工位置，人工扶桩就位。 ( 4 ) 板桩定位 板桩定位采用油压振动机与人工扶桩相结合的 措施，轴线控制由测量人员通过布置于塘顶的经纬 仪进行指挥，控制好间距及垂直度后进行沉桩。 ( 5 ) 板桩施打 板桩定位完成后，即开动油压振动机振动开 关，从低档到高档逐步加强振动频率，根据不同的 地质情况，控制板桩施打的下沉速度。施工时需加 强观测板桩的垂直度及偏移，及时纠偏。板桩施打 时按先下游再上游的施工顺序，以保护施工道路。 ( 6 ) 板桩连系梁混凝土施工 板桩沉放完后将桩顶的混凝土表面凿毛处理， 而后按立模、钢筋制安、混凝土浇筑、养护的工艺 流程作业。为了作业安全及延长作业时间，丁坝的 施工季节选择在l O 月中下旬至次年4 月中上旬的 枯水期，连系梁作业时避开月初与月中的大潮汛， 施工前做好充足的准备，在潮水退去后立即进行抢 潮作业，确保作业安全。新浇筑的混凝土表面要掺 加适量的速凝剂，促使表面混凝土尽早凝结，以提 高混凝土的抗冲刷能力。 ( 7 ) 下江道路及施工便道施工拆除 拆除采用1m 3 反铲挖掘机装5t 自卸汽车运至 弃碴场。 5 丁坝板桩沉桩的几个注意点 ( 1 ) 丁坝板桩沉桩施工整体采用进占法，从坝 根向坝头进占，按先下游后上游的作业顺序。 ( 2 ) 在地基较为软弱的河滩，板桩定位结束 后，油压振动机用低档进行振沉；在施打过程中， 严格控制板桩的下沉速度，均匀下沉。 ( 3 ) 在遇到地基较为复杂或土基较为密实时， 用低档进行振沉，减慢施打速度，等板桩沉入滩涂 6 3 万方数据 工程施工s M A I I m R oP O W E R2 0 1 6 0 6 删D J 9 2 1 5m 以上后，逐步增强振动频率，直到板桩施打 到位。 ( 4 ) 当板桩沉人地下仅余1 5m 在地上时，取 下板桩保险绳；施打至设计高程以上5 0 锄左右时 停止振动；在坝身、坝头板桩全部施工打完成后， 进行第二次沉桩，逐一把板桩施打到位。 ( 5 ) 对密实粉砂土层采用水力辅冲法。具体 为：先在桩位附近5 0 咖左右用打桩机打拔2 1 9 无 缝管，穿透块石层和粉质粘土层，再用2 支高压水 枪通过声2 1 9 无缝管伸至桩底粉砂层面进行水力冲 沉，使下部粉砂层扩散液化后通过管道溢出；同时 振沉板桩，挤占底部空隙，最终施打到位。 6 应用说明 本工法是在钢筋混凝土预制板桩外购的前提 下，只针对板桩插打及钢筋混凝土联系梁现浇进行 的总结，不涉及钢筋混凝土预制板桩浇筑的施工内 容。本工法基于国家级工法的阐述，但也进行了更 加深入的总结与探究。 7 结语 该工法解决了强涌潮地区桩式丁坝施工的众多 难题，适应当地水文和地质条件，具有投入成本 低，操作简便；能适应强涌潮作业，保证工程的安 全实施；能有效保护明清鱼鳞石塘文物；能在强潮 涌中保证工程质量等多项优点，取得了显著的社会 和经济效益，具有较大的推广价值。 责任编辑吴昊 止越j 止j 止j t 业j L _ 5 I L 舢“北j 止舢驰4 L I L 4 L J l L j 屯址4 上I j I L l L j I L J L L 址j _ L j l L J j I L L j 止舢工止j 止J 止姐4 王- 4 上1 4 L j 止址4 上- 4 L ( 上接第3 9 页) 量较大，施工交通投资较大，且对布置上坝公路有 影响。因此，从施工条件来看，下坝线较优。 ( 4 ) 枢纽布置方面。下坝线地形较缓，枢纽布 置相对容易，由于坝轴线位于主河道转弯上游段， 溢洪道的布置可充分利用下游转弯处裁弯取直的有 利条件，溢洪道泄槽不转弯，水流条件好，大坝枢 纽整体布置更为协调合理。上坝线由于坝轴线位置 岸坡较陡，上坝公路位于左岸，溢洪道必须在右岸 布置。根据地形条件，泄槽段必须转弯布置，且转 弯角度3 7 。，水流条件不如下坝线顺畅。因此，从 整体枢纽布置上，下坝线优于上坝线。 ( 5 ) 工程投资方面。由上下坝线枢纽布置及投 资概算成果可知，上坝线混凝土面板堆石坝大坝枢 纽概算总投资为50 3 8 3 1 万元，下坝线混凝土面板 堆石坝大坝枢纽概算总投资为47 1 2 4 5 万元；下坝 线方案比上坝线方案节省投资约3 2 6 万元，下坝线 方案占优势。 6 4 3 2 4 坝线选择结论 综上所述，上、下坝轴线地质条件相差不大， 但下坝线在地形条件、施工条件、大坝枢纽整体布 置和大坝投资等方面均占优势；因此，推荐下坝线 作为水库建坝轴线。 4 结语 根据地形地貌条件以及地质勘探资料，对项目 枢纽区的坝址及坝轴线作综合技术经济综合比选， 中坝址下坝线混凝土面板堆石坝方案最优，为最终 推荐方案。同时，充分利用河流9 0 。转弯走向，对 枢纽主要建筑物进行合理布置，达到投资少、方案 最优的目的。 参考文献： 1 s L2 7 4 - 2 0 0 l ，碾压式土石坝设计规范 s 2 S L2 2 8 2 0 1 3 ，混凝土面板堆石坝设计规范 s 责任编辑吴昊 万方数据