1.浙江省水电建筑安装有限公司 浙江省杭州市 310052
2.浙江省宁海县杨梅岭水库管理处 浙江省宁海县 315609
摘要：从我国的水利工程的建设情况来看，要想做好水利工程建设，确保其能够为人们提供更好的服务，就必要对建设过程中涉及到的各项技术进行分析，下面针对钢管桩围堰技术在水利工程施工中的应用进行分析，希望文中内容对相关工作人员能够有所帮助。
关键词：水利工程；钢管桩围堰；应用
1、工程概况
梅岙涵闸位于桩号MA1+965.93m，由与内河连接段、闸室段、穿堤箱涵段及与外江连接段组成。设计洪水标准为20年一遇，闸外侧设计洪水位6.24m，20年一遇洪峰流量为117m³/s。该闸根据运行要求，当瓯江洪水上涨形成外江水倒灌，则关闸挡洪，当瓯江洪水回落低于围区水位，重新开闸排涝。梅岙涵闸围堰为非汛期施工，根据施工图纸，在水闸的上下游各设一道全断面围堰，并采用涵管导流。围堰设计按照本年度度汛方案要求，在非汛期施工，采用非汛期3年一遇高潮位4.1m，加上安全超高及波浪爬高值1.0m，确定外江侧围堰5.1m高程。
2、围堰技术概述
第一，在进行围堰修建前，要全面了解水利工程所在区域河道的具体情况，并且要对各项因素进行全面分析，确定施工组织技术方案，最终制定一个合理的操作方案，保证施工的顺利进行。第二，在应用围堰技术时，应当将智能化、自动化、信息化等各项先进技术的优势合理的应用到工程施工中，并且要注重对各项创新技术内容的补充与优化，从而使围堰技术的作用可以得到充分发挥。因此，在围堰类型的选择时，要充分考虑各种因素带来的影响。
根据现场实际，河床底部有较厚的淤泥层，若采用混凝土围堰容易出现沉降及底部掏刷等现象；外江侧河床落差较大，若采用土石围堰填筑量较大；外江侧围堰挡水高度约7.1米，若采用木板桩围堰整体稳定性不足；综合考虑进度、成本、施工环境，确定采用新型钢管桩围堰。
3、围堰设计
外江侧按非汛期3年一遇平均高潮位4.1m设定，加安全超高及波浪爬高1m，外江侧围堰堰顶高程设为5.1m，堰宽5m，钢管桩围堰全长60m，结构采用双排钢管桩+毛竹片+有纺土工布+内填防渗土。钢管桩型号Φ219，间距@60cm，排距5.0m，钢管长度15m，钢管长度根据悬臂高度来确定（入土深度为悬臂高度的1.25倍）。河床中间最深部位为-2.0m，最大悬臂高度为7.1m，最大入土深度为8.9m，最长钢管桩为16米。迎水侧钢管桩内绑毛竹片，毛竹片采用人工定制长2.0m宽1m。毛竹片内绑扎一层土工布，防止内填土方流失。围堰内外侧钢管桩采用拉条的形式予以连接，拉条类似模板拉条的作用，在▽-0.5、▽1. 0以及▽3.0、▽+4.8设置4道横向拉条。围堰的外侧增加镇压层，边坡采用1：1坡度，顶高程为1.0m，顶宽3.0m，内河侧增加镇压层，边坡采用1：1坡度，顶高程为0.0m，顶宽2.0m；镇压层采用抛石。
图3-1 围堰设计剖面图
4、钢管桩围堰施工
4.1 工艺流程
为确保围堰的施工安全以及进度，项目部对围堰结构进行了设计、验算。围堰总体施工顺序：外江侧钢管桩围堰施工→内河侧充砂管袋围堰施工→导流管埋设→基坑开挖。外江侧钢管桩围堰的施工是整个工程关键节点，主要考虑钢管桩围堰的施工顺序安排如下：
（1）为了施工方便，外江侧钢管桩围堰轴线范围3m内的基础抛石左右岸两侧清理，一是作为清理基槽的便道，二是作为围堰的镇压层。
（2）基槽清理完成后，由打桩机插打钢管桩，两边采用岸上施工，中间采用钢平台施工。钢管桩围堰横向间距为60cm，最大桩长16.0m。同时在围堰0.0m高程预留直径1000mm的通道口，外江侧利用拍门进行控制，作为围堰内外侧水力平衡，减少围堰初期的受力。
（3）在已成型的钢管桩段即可铺挂毛竹片、铺设无纺土工布以及绑扎拉杆等工作。
（4）钢管桩围堰堰内闭气土采取分层填筑，并从围堰的中间最深处向两侧回填，回填采用挖泥船进行堰体内的闭气土填筑，围堰上下游两侧的镇压层也逐步回填跟进。第一次闭气土回填至2.5m高程时，围堰上下游两侧镇压层分别回填至设计高程1.0m和0.0m高程，第二次闭气土回填至4.5m高程，围堰形成闭气，待土方固结一段时间后，台汛前将围堰填筑至设计高程5.0m。
4.2围堰结构验算
围堰结构验算：抗倾稳定验算、表层抗滑稳定验算。
4.2.1 抗倾稳定计算
（1）堰内土自重
G1=18.52×5×7.1=657.46KN/m;
G2=20×(2+3)×3=300 KN/m。
（2）水压力：Eh=1/2*γ*h2=0.5*10*6.12=186.05 KN/m
（3）倾覆力矩：M水=Eh*h水/3=186.05*6.1/3=378.3 KN/m
（4）抗倾覆力矩：M=G*D/2=（657.46+300）*4/2=1914.92
（5）抗倾稳定系数：K=M/M水=3.39＞1.5。
故钢管桩围堰抗倾稳定。
4.2.2 表层抗滑稳定验算（最不利外江水位在▽5.1m高程水平推力验算）
（1）外江水的水平推力
F=1/2γhw2=1/2*10*6.12＝186.05KN
（2）抗滑力为钢管桩抗水平力f1,每根φ219钢管抗水平推力按4T计，堰内土方的摩擦力f2，镇压层的水平摩阻力f3
抗滑力：
f=f1+f2+f3=4*10*1/0.5+5*7.1*0.3*18+（2.0+4）*3/3*19*0.3 =323KN
(3)抗滑稳定系数： Ks1=f/F=1.74〉1.1 故表层抗滑稳定。
4.3钢管桩围堰质量控制要点
在对该施工技术进行应用时，需要通过合理手段对钢管进行安装，确保其能够被放置在具有一定流量的河水之中，保证钢管之间的间距及钢管的垂直度。在实施粘土围堰填充施工时，需要按照围堰技术设计方案要求，利用监测手段对各项数据信息展开科学运用，以便按照监测所得数据。为保证最终填充效果，技术人员需要做好填充材料选择工作，在此前提下合理展开分层填充施工，通过对堤身填充厚度进行合理控制的方式，保证围堰结构稳定程度，以满足水利工程实际施工需要。
5、结语
在水利工程建设过程中，钢管桩围堰具备施工速度快、断面面积小、施工成本低、防渗效果好等特点，故该技术逐渐广泛应用。通过对钢管桩围堰技术的合理应用，可以保证水利工程在具体实施过程中，对临水作业、安全度汛、干地基坑作业提供较大保障，同时，通过合理的方式不断优化工艺，使钢管桩围堰技术更加成熟稳定，发挥其最大优势。
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[4] 招浩炳. 水闸基础工程中钢管桩围堰施工的技术控制 [J]. 建材技术与应用，2010，01).
论文作者:黄文华1,潘闻瀚2
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第11期
论文发表时间:2019/5/23
标签：围堰论文; 钢管论文; 高程论文; 技术论文; 稳定论文; 毛竹论文; 水利工程论文; 《建筑模拟》2019年第11期论文;