钢板桩围堰结构形式的开拓创新和展望

           钢板桩围堰结构形式的开拓创新和展望

利用钢板桩作为水上施工的临时围堰工程，一般有单排钢板桩、双排钢板桩、格型钢板桩围堰等结构形式。在近50年的工程实践中，我院科技人员始终以环境条件为要素，工程安全、结构合理、造价经济、方便施工为原则，通过继承和创新，结合工程研究开发出一个又一个钢板桩围堰新技术。如：单排钢板桩半圆拱形围堰、大跨度双排钢板桩围堰、单排钢板桩大直径圆形围堰、岛式~半岛式钢板桩基坑围护围堰、与坞门、坞墩等主体结构相结合的单排钢板桩围堰、与土坝、沉箱、方块等结构组合的单排钢板钢板桩防渗围堰等新型结构。

1.1           单排钢板桩围堰

单排钢板桩围堰作为临时挡水结构，具有构造简单、投资省、占地小等明显优点，一般用于挡水高度较小的场合，其外荷载由钢板桩的抗弯刚度及入土部分的侧向抗力来承受，可根据想要采用不同的平面布置形式。

1969年上海江南造船厂2号船坞改造工程（万吨级，有效尺度184X24X9.0mm），坞口建造首次采用了单排钢板桩半圆拱形围堰。

1.2           双排钢板桩围堰

双排钢板桩围堰是由两排并立的钢板桩（排距通过计算确定，一般为10~15m）通过上部的连续钢梁与钢拉杆连接，内部回填砂土后形成自立挡水堰体。由钢板桩入土部分的被动土压力、中间填料的抗剪力以及钢板桩的抗弯刚度来共同抵抗外力。一般可采用U型、Z型钢板桩。适用于水深、浪大、流急的软土地基以及单排钢板桩、土坝围堰不易建造的场合。

双排钢板桩围堰是船坞工程常规的坞口建造方法之一，一般跨度不超过200m.随着现代化船厂生产纲领的需要，船坞双座并列的布置形式对坞口的建造提出了新的课题。为统筹安排施工，节省工程造价，在继续和集成已有设计技术的基础上，不断创新，提出大跨度双排钢板桩围堰双坞口并列建造的设计新技术，并获得了成功。

我院双排钢板桩围堰工程主要设计业绩见下表：

通过上述系列工程的实践，双排钢板桩围堰工程的规模从早期坞口宽度24m，进展到双坞并列建造围堰轴线长度达480m，以及软基础处理技术的创新应用，使双排钢板桩围堰的技术水平达到了新的高度。

工程实际效果表明，双排钢板桩围堰与土坝围堰相比，具有施工进度快、占地空间小、止水性能好，安全性高等优点。

1.3           格型钢板桩围堰

格型钢板桩围堰式将执行型钢板桩打成圆筒形组成邻接的格仓，在其中填充砂土组成连续的墙体，通过中间填料的抗剪和钢板桩锁口的摩擦力来抵抗外力。一般适用于水深、水底又无一定厚度覆盖的场合，比较U/Z型钢板桩，直线型钢板桩用钢量少，具有更经济的性价比。

1980年马耳他船厂30万吨级船坞工程（规模：360*62*11.2m）采用格型钢板桩围堰，获得国家优秀设计奖。

3.4     大直径圆型单排钢板桩围堰

在长江引水工程2座江中取水泵站工程中采用了大直径圆型单排钢板桩围堰。

1991年，采用单排PU16钢板桩作为内径31.2米的施工围堰，内设5道桁架式钢圈梁。

2005年，在国内首次采用单排宽幅AU25钢板桩组成水上大直径（50.4m）圆型深基坑围护结构，以4道环向钢圈梁作为内支撑体系，并采取2.5米厚水下混凝土封底措施，挡水高度17.3m.通过一系列的科研活动，优化了施工工序，不仅有效地控制了圆型钢板桩围堰的施工误差、内力分布和变形（最大变形21mm），还有助于在长江口复杂的风浪水流条件下施工方便和缩短工期，满足了复杂体系的泵站主体结构施工空间、环境、进度和安全要求。本工法已得到发明专利申请号。

3.5    岛式~半岛式钢板桩基坑围堰

以半岛式、岛式水上基坑围护法为坞口结构建造技术的设计思想是：通过对陆上直立式开挖建造地下建筑物的基坑的环境条件，创新性地采用独立的岛式、半岛式水上基坑围护法------先建坞口主体结构，后利用坞门挡水再施工后续结构的建造方案，基坑支护采用钢板桩加钢支撑支护体系。

该设计技术的创新研究和成功应用，式船坞坞口建造史上的一次重大革命，具有节省工程造价、对周边环境影响较小等优点，对受地形、水域等周围环境条件限制，无法实施大围堰的船坞工程开辟了广阔的应用前景。其工程实例如下：

3.6 其他创新结构形式

在临时围堰工程钢板桩技术的应用研究中，结合工程实际，因地制宜，在下列工程中进行了钢板桩围堰新型结构形式的开发和实践：

3.7 展望

随着国家基本建设蓬勃、有序的发展，钢板桩围堰技术因其近乎完美的各种解决方案，必将在港口工程、海洋工程、水利工程、市政工程、人工岛等领域得到进一步的推广和应用。为此，引进先进的工法和设备，在直线型格型钢板桩、HZ/AZ组合钢板桩等方面进行新的探究，提供性价比更高的、施工更快捷的设计方案，具有十分重要的意义和显著的经济效益。