内河航道深水基础施工防水围堰方式选型

    吴呈盛

    摘 要：本文以深水基础施工防水围堰为研究对象，对比分析深水基础施工中常用的几种防水围堰的优缺点，为具体的防水围堰选型、设计提供一定的参考依据。

    关键词：深水基础；防水围堰；内河航道

    0 引言

    随着我国经济的高速发展，大江大河中建筑物越来越多，围堰施工方案是船闸、航道、桥梁等涉水工程施工的重要技术方案，是工程施工安全的重要保障。围堰的目的在于，当堰内施工和修筑基础时，使堰外的水和沙土不至于大量涌入堰内。目前，涉水工程中深水基础采用的防水围堰主要分为以下几种：钢板桩围堰、混凝土围堰、钢套箱围堰、钢吊箱围堰、锁口钢管桩围堰。

    1 防水围堰类型分析

    不同围堰均有各自的特点及适用条件，涉水工程中围堰方式的选取需结合工程所在地特定的工程地质环境，以及当地的施工材料价格、所拥有的施工设备等进行分析比较，从而选取适合特定工程的围堰类型。现就上述几种围堰施工方式在内河航道中的应用情况进行综述分析。

    1.1 钢板桩围堰

    钢板桩围堰主要采用单壁的矩形、圆形结构形式，其通过设置支撑来适应不同的水位情况。钢板桩围堰一般没有封底混凝土，可重复使用。这种围堰结构施工操作简单，同时施工成本相对较低。

    在钢板桩施工之前，为了控制钢板桩在施工时的垂直度，需在钻孔桩钢护筒上焊接牛腿，以便于支撑围檩的安装，作为钢板桩插打时的导向架。当钢板桩插打至固定位置后，应将导向架与其进行焊接操作，从而抵抗水流冲击力。

    钢板桩围堰施工方法有一定的缺点：第一，围堰本身采用构件拼接而成，其整体刚度较小，对水流冲刷抵抗力差；第二，由于围堰的强度、刚度低，在深水区时，需要增设支撑以满足围堰的强度需求，然后较密的支撑结构不利于后续承台及墩身施工的顺利开展，因此，钢板桩围堰对于水位较高的情况适用性较差。

    1.2 混凝土围堰

    混凝土围堰主要包括重力式和双层薄壁钢筋混凝土围堰两种结构形式。重力式混凝土围堰结构做为一种传统的结构形式，其与沉井相似，主要适用于岸上和浅水施工区域，其施工方法比较简单，本文中不过多叙述。薄壁混凝土围堰一般采用双壁结构，其结构形式以圆形居多。混凝土围堰主要由以下几个特点：第一，考虑到其主要为预制结构，需要设置下水滑道；其二，由于其自身重量较轻，在水中下沉困难，主要适用于河床覆盖层较浅的水域对于深水区域适用性较差；其三，预制结构在水中需要完成水下对接操作，因此，须配备潜水员协助对接操作，水流急的水域不宜存在一定的施工难度。

    1.3 钢套箱围堰

    钢套箱围堰由于其采用钢结构材料，故在加工、运输、下沉方便等方面的有一定的优越性，其在深水基础施工中应用越来越广泛。钢套箱围堰主要由矩形和圆形两种形状。对于圆形围堰，其包括单壁、双壁以及单双壁组合式钢围堰，由于其采用的圆形结构特殊性，使得其在水下只受到环向轴力，故而可不设内支撑，从而为施工提供足够的空间需求；另外，其截面可以起导流作用，故抗水流能力强，对于流速较大的深水河流较为适用。

    单壁钢围堰一般适用于高桩承台基础施工，一般采用无底的钢吊箱结构形式。由于其采用单壁结构，故能承受的水压力小，但其结构形式简单、拼接较为方便同时能较大程度上节约材料，因此，无底单壁钢围堰在深水基础施工中得到较为广泛应用，单壁无底钢围堰已成功应用在浙江瑞安飞云江三桥主塔墩深水承台基础的施工中。

    1.4 钢吊箱围堰

    当承台以下软弱土层较厚、水位较高水流较急，或承台底面距河床面较高，可采用吊箱围堰来满足深水桩基施工需求。所谓吊箱围堰，就是将有底套箱悬吊在水中，当修建深水桩基时，可为沉桩导向定位，在沉桩完成后，对吊箱内灌注水下混凝土封底，即可浇筑承台混凝土。

    吊箱围堰与钢围堰构造相近，主要由底板、侧板、内支撑、悬吊及定位系统等几部分组成。根据水位状况及施工荷载，选定单壁钢围堰或双壁钢围堰。与钢围堰相比，吊箱围堰的材料用量要少很多，同时其下沉方便，因此，吊箱围堰的施工方法较为成熟，在国内外深水基础高桩承台施工广泛采用。南京长江二桥部分主墩基础施工采用了双壁有底沉浮式钢箱围堰。

    与钢板桩围堰相同，钢吊箱围堰也采用预制结构，其预制结构在陆地上完成制造、拼装，将拼装完成的整体通过定位船运至固定位置进行下沉操作，使得施工操作方便。钢吊箱围堰一般悬吊于水中，故用钢量少、同时潜水工作量小。由于其结构复杂但对制造精度要求，同时吊箱悬吊于水中时其阻水面积大，当有潮水涨落或有较强水流冲击时，其受到的水流力较大，使得悬挂吊箱的定位桩容易损坏。

    1.5 钢管桩围堰

    钢管桩围堰为采用锁口结构的钢管桩，通过导向框将钢管桩下沉到固定位置，钢管桩之间通过锁扣相连，使得各独立的钢管桩连接成一个整体，其可以看做是将双壁钢围堰化整为零。钢管桩围堰主要有下列特点：其一，由于其截面模量大，具有较好的抗弯能力，从而可以减少围堰的内支撑数量，为施工提供方便；其二，钢管桩围堰同时具有钢板桩围堰和双壁钢围堰的结构受力特点，部分钢管桩直接打入基岩，因此，又称为嵌岩桩，钢管桩围堰在内河航道应用较为广泛，曾在苏南运河航道整治工程苏州段中应用。

    2 防水围堰方式选型

    通过分析比较，钢管桩围堰施工方便，且施工速度较快，可以比较好的适应于内河深水航道，同时，钢管桩的刚度和稳定性在内河航道深水中，具有较好的抗冲性能，综合了钢板桩围堰和双壁钢围堰的结构受力特点。且可将钢管桩嵌岩，施工难度减小，防止水流进施工桩基内。

    3 结语

    针对深水基础施工现状，对深水基础防水围堰类型、特点及使用范围做了一定的介绍和分析，对于实际航道工程中，根据不同地质条件、自然环境，且在内河航道中选取防水围堰形式，具有一定的参考意义。

    参考文献：

    [1]刘铆.钢板桩围堰施工技术[J].中国建筑金属结构，2013（04）.

    [2]任八锋.钢管桩围堰的设计与实践[J].四川建筑，2012（01）.