钢板桩在红楼路段航道整治工程中的应用

                                    钢板桩在红楼路段航道整治工程中的应用

沈旭鸿

(江苏省交通规划设计院股份有限公司)

 

摘要:钢板桩作为一种柔性、快捷、可重复利用的绿色建材，广泛应用于码头、船坞、水闸、围堰支护等工程领域，有着较好的综合经济效益。本文叙述了钢板桩护岸在苏南运河红楼路段航道工程中的应用，从设计、施工、防腐等方面进行阐述，说明了钢板桩在航道护岸工程应用中的优越性。工程的应用成功也为钢板桩护岸在江苏省干线航道网乃至长三角地区高等级航道建设中的推广和应用积累了经验。

关键词:钢板桩 航道 护岸 应用

 

1项目背景

根据交通部《公路水路交通科技发展战略》的精神,推动资源节约和环境友好型行业建设，实现交通运输的可持续发展，是新时期贯彻落实科学发展观的必然要求。内河航运作为综合运输体系中不可替代的重要组成部分，构建和谐环保、节能减排的内河运输环境将成为航道建设的必然要求之一。钢板桩在资源节约、经济适用方面较传统的浆砌块石、钢筋混凝土护岸具有无可比拟的优势，具有非常广阔的应用前景。

在设计理念上,国内传统的内河航道护岸工程，主要考虑河道防冲刷、抗碰撞等性能要求,结构型式基本上属于刚性结构,如现浇混凝土、浆砌块石等。近年来,随着柔性化设计概念的提出,考虑航道与周边生态环境以及人文环境相统一的设计理念越来越得到重视。虽然钢板桩护岸在一次投入中费用较高，但是作为一种柔性、快捷、可重复利用的绿色建材有着较好的综合经济效益。

2 工程概况

苏南运河北起长江谏壁口门，南至江浙交界的鸭子坝,全长约212km,沟通了长江和太湖水系,连接苏申内、外港线和长湖申线等众多江苏省干线航道，常年有周边 13 个省市船舶在苏南运河上航行，航行船舶的密度超过了德国莱茵河，是京杭运河上货运量最大、船流密度最高的河段。近年来,随着货运量的快速增长、苏南运河部分航段坍塌、冲刷和掏空引起部分护岸破损严重,致使通航能力降低，为进一步发挥国家水运主通道资源优势，目前正在开展苏南运河全线三级航道整治工程。

苏南运河流经江苏省经济最发达的苏锡常镇地区,部分航段两岸房屋及厂区密集,采用传统的护岸结构型式需要开挖施工，带来了较大的征地拆迁费用,而钢板桩永久护岸的利用节省了土地资源,节约了拆迁费用。因此在综合考虑工程及征地拆迁费用的情况下，钢板桩护岸在局部拆迁困难段具有明显的优势。

苏南运河常州九里桥红楼路段护岸施工时,原设计采用的是灌砌块石挡墙方案，长度共计180m由于该段护岸后方厂房和房屋密集，采用传统的护岸形式需要大开挖施工,征地拆迁难度大,为避免大面积的房屋及厂房拆迁,并保留后方红楼路,该段护岸考虑采用钢板桩护岸进行设计。

 

 

3工程地质及水文

 

3.1 地形地貌

本河段流经区域在地形地貌上属于长江下游冲湖积平原工程地质区太湖水网平原工程地质亚区，地势宽广平坦,地面高程▽4.0~▽60(1985 国家高程基准),地势总体比较平坦。运河沿岸多分布有民房和厂房,田间多分布有沟渠浜塘,河流纵横成网,素有“水乡泽国”之称。

 

3.2地层岩性

1b 填土:粉质粘土含碎石,主要为原驳岸段填土。分布于地表,层厚 1.0~3.0m,平均厚度 2.0m,分布不连续。

1-1 粉质粘土:灰黄、褐灰、黄灰色,可塑为主,中等压缩性,部分为粉土或粉质粘土混粉砂。上部含植物根茎,结构松散,分布于地表,受人工改造和大气影响,性质不均。层厚 1.0~3.0m,平均厚度 2.0m,近地表连续分布。推荐地基土容许承载力 f=100~140kPa。

2-1(粉质)粘土:灰黄色、褐黄色,硬塑,部分可塑,夹铁锰结核,中等压缩性。层顶标高为▽2.5~▽0.0,层厚2.0~7.0m,平均厚度 3.5m,分布不连续,部分地段受河流侵浊而缺失。推荐地基土容许承载力 f=180~240kPa

2-1a 粉质粘土:灰黄色、褐黄色,软塑为主,中等压缩性。零星分布于 2-1 层底部，层厚4.0~6.0m。推荐地基土容许承载力f=140~160kPa。

3-1 粘土、粉质粘土:灰黄色、灰色，可塑~硬塑，中等压缩性。层顶标高约▽-10.0m，未揭穿。推荐地基土容许承载力f-180~230kPa。

 

4 航道护岸设计方案

4.1设计目的

在苏南运河常州九里桥红楼路段航道采用钢板桩护岸进行设计时,主要目的及要求如下:

1)避免护岸后方房屋及厂房拆迁,减少对周边生产、生活的影响;

2)确保墙后道路正常通行;

3)设计航道底宽、口宽及水深等断面标准满足三级航道整治要求。

 

4.2设计方案的确定

在方案设计初期,从经济及技术的角度出发,根据设计目的考虑了钢筋混凝土排桩墙、地下连续墙、预制板桩墙等多个方案。但是最终根据现场条件考虑到钢板桩具有以下优势而最终选择了钢板桩+土层锚杆作为护岸设计方案:

1)施工快捷、工期短;

2)施工场地较小对道路出行及生产、生活影响小;

3)安全环保;

4)外形美观。

 

4.3设计结构形式

九里桥红楼路段护岸，采用U型钢板桩+墙后土层锚杆的结构型式。钢板桩型号采用WRU12-600型冷弯U型钢板桩,桩顶高程▽6.2,桩底高程▽-9.8桩长为16m，钢材强度等级为 Q345。墙后土层锚杆设置在▽2.8 处,土层锚杆与水平向夹角为 20°。土锚采用分散压缩型土锚，总长 16米,间距为 2.4米/根，钢绞线采用无粘结型，1x7标准型12.7-1860-I1(GB/T5224-1995),共4束。

 

5 施工

1、打桩机械进场,施工完成钢板桩护岸。钢板桩施打时必须以两端平面尺寸控制。打桩时宜根据钢板桩的特性、土质及周边场地等情况选定经济合理的施工机械和施工方法。钢板桩之间通过锁扣咬合联成整体，桩在打人前应将桩尖处的凹槽口封闭，避免泥土挤入,锁口应涂以油脂、沥青等止水材料。由于钢板桩作为护岸直接暴露在外，故对其外观要求较高，所以对钢板桩的偏位、垂直度要求较高。施打钢板桩要求桩顶水平偏差不得大于50mm，桩身垂直度不得大于 1/320。同时完成钢导梁焊接安装施工。

 

2、锚杆机械进场,施工完成以▽2.8为中心位置，倾角为20度,钻孔直径为Ф180mm(钢板桩及钢导梁上亦需要开孔),钻孔长度为16m,并需要适当清孔。同时需要完成土锚锚杆(含注浆管)的加工与组装。

 

3、插入锚杆到位后进行第一次注浆。注浆材料水泥宜采用标号为42.5 级的硅酸盐水泥,砂宜采用中砂，水泥的各龄期强度不得低于《通用硅酸盐水泥》GB175-2007 中规定的数值。注浆压力不宜小于0.4MPa。注浆管头部需插入钻孔,距孔底宜留有 50~100mm的空隙，待孔口溢出浆液或排气管停止排气时可以停止注浆,然后进行止浆密封装置的注浆，注浆压力不宜小于 2.5MPa。

 

4、对锚固体的二次高压注浆。当第一次注浆形成的水泥结石体强度达到5.0MPa后，可以进行第二次高压注浆,注浆压力不宜小于 0.8MPa。二次高压注浆材料宜采用水灰比为0.45的纯水泥浆。二次高压注浆时需将钻孔口用水玻璃等材料封密实。

 

5、施工完成钢台座及锚头等构件。当锚固体达到要求后对▽2.8处土锚进行张拉,张拉时,先对与孔底承载体相对应的一对钢绞线进行张拉，之后对两对钢绞线同时进行张拉锁定。张拉时采用循环加载，初始荷载宜取 0.1~0.2Nt(Nt 为锚杆拉力设计值),之后每级加载增量宜取 0.15 倍 Nt。在每级加载等级观测时间内,锚头位移不大于0.1mm 时可施加下一级荷载。达到 1.05~1.10Nt 时保持 15min,然后卸载至锁定荷载设计值进行锁定。加载速率应满足《岩土锚杆(索)技术规程-CECS22:2005》中相关要求。

6、 防腐处理

钢板桩结构有部分长期浸泡在水中，还有部分处于水和空气的干、湿交替中，因此必须做好钢结构的防腐蚀处理。U型钢板桩在▽6.2~▽-1.0临水面采用喷锌防腐，钢板桩其余部位及钢导梁等其他附属金属结构面层需涂防锈漆及面漆各两道。钢结构有关防腐处理要求应满足《水工金属结构防腐蚀规范》(SL105-95)中的有关要求。

 

 

7结论

从项目实际应用效果来看，钢板桩护岸既满足了三级航道整治的要求，同时也避免了后方房屋的拆迁。钢板桩施工过程中,具有进度快、占用空间少环境影响小的特点。

钢板桩护岸在苏南运河三级航道工程中的应用,不仅将直接服务于苏南运河航道整治的工程，也将为钢板桩护岸结构在江苏省干线航道网乃至长三角地区高等级航道建设中的推广和应用积累了经验,并为之提供相应的技术指导和工程应用参考。