第11卷第12期中国水运V ol.12
N o.11
电动粉扑
2011年12月Chi na W at er Trans port D ecem ber 2011
收稿日期：5作者简介：韩
韩
pvc瑜伽垫
睿
（中交一航局第二工程有限公司，山东青岛266071）
摘
要：文中通过介绍京杭运河邵伯三线船闸下游停泊锚地靠船墩成功运用钢套箱施工技术，并结合钢套箱设计、 施工效果等对此工艺进行介绍，使类似工程在保证质量的前提下，达到减少造价、缩减工期的效果，为以后类似工程提供参考。
关键词：钢套箱设计；实施效果及推广应用情况；项目应用前景中图分类号：TV 544文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）12-0205-03
一、前言
京杭运河邵伯三线船闸土建工程，位于江都市邵伯镇，是京杭运河苏北段最后一个三线船闸。其中，
下游停泊锚地位于京杭运河与邵伯湖交汇处，是三线船闸的一个分项工程，下游停泊锚地靠船墩设计为高桩墩台结构，每个墩台间距
20m ，顶部为现浇钢筋砼承台，下设4~6根直径800m m 的
PHC 桩，其中一半为斜桩。共54个，设计承台底标高4.63m ，正常水位4.9m 左右，承台在常水位以下（见图1）。如何保质保量的完成水下承台的施工，是确保该分项优良的关键（见图2）
。
图1
墩台断面图
图2高桩墩台结构
二、工程概况1．工程水文
表1邵伯三线船闸特征水位表
项目上游
下游
最高校核水位
（m ）8.83（保西堤平衡水
位）
8.95（邵伯湖行洪15000流量时的水位）
设计最高通航水位
（m ）8.33（向北送水设计高水位）
8.13（邵伯湖行洪12000流量时的水位、
50年一遇洪水位）
设计最低通航水位
（m ）
5.83（灌溉低水位）
3.33（邵伯湖最低水位）
2．工程地质（1）地形、地貌
拟建场地位于扬州市邵伯镇西侧约1k m 处，隶属长江三角洲冲积平原地貌。京杭运河河底高程▽2.50m ～▽-4.50m ；施工现场河底标高▽2.50m ～▽1.50m 。
（2）土体工程地质特征
根据设计提供的地质报告，施工区域地处Q4冲积层，为淤泥质粉质粘土，流塑状态，含少量棕腐植物碎片，局部含少量夹粉土团块，无摇震反应，光滑，韧性，干强度中等。含水率42.9%，土重度17.6KN/m 3，孔隙比1.171%，液限37.1%，塑限22.0%，塑限指数15.0，液限指数1.30，土基承载力容许值65KPa ，桩周土极限侧阻力标准值20KPa 。
（3）水文地质
根据室内渗透试验结合地区经验对各土层渗透性评价见表2。
表2各土层渗透性评价表
水平渗透系数Kh cm/s 水平渗透系数Kh cm/s
层号
名称
实验室指标
建议值实验室指标建议值渗透性评价
1
素填土10-6
10-6
微透水
2-1
淤泥质
铆压机
粉质粘土
2.72×10-7
2×10-7
3.26×10-7
7×10-6
不透水2-2
粉质粘土
10-7
10-7
不透水
3-1粘土 3.36×10
-
8～3.66×10
-7
1.5×10
-7
1.21×10
-8
1×10
-8
不透水3-2
粉质粘土
2.72×10-72×10-73×10-7
不透水
2011-08-1
206
减速机测试台中国水运
第11卷
三、施工方案比选
为解决水下施工承台的难题，项目部组织木工、钢筋工、砼工、起重工，由工程科牵头展开攻关，召开了头脑风暴会议，共提出4中施工方案，分别为水下砼、钢板桩围堰、预制砼套箱、钢套箱。水下砼工艺施工麻烦，需要潜水员配合，难以保证砼质量且费用较高；钢板桩围堰施工相对简单，但造价高；预制砼套箱工艺成熟，但需要额外增加一部分预制砼费用，总费用相对较高；钢套箱法使用薄钢板卷成，下部插入泥里面，可吊装，施工相对简单且费用较低；最后经过筛选评议，决定采用钢套箱工艺。 四、钢套箱设计
1．施工区域原泥面标高为2m 左右，为保证正常施工，考虑到原泥面高低不同及水位的变化，套箱高度设计为4.0m 高。承台平面尺寸为3.5m ×4m ，所以承台对角线长5.32m ，考虑到套箱在水内的受力状况，将套箱设计为圆形，为方便施工，综合以上尺寸，取套箱直径为7m 。钢套箱用5mm 钢板卷制而成，竖向采用间距为1,500mm 的8#槽钢，横向采用间距为1,000m m 的10#槽钢为肋板。一个套箱约重5t 。
钢套箱分两块制作，两块之间接茬处安装橡胶止水条。在后方加工厂拼装成型后，整体吊装，由起重船吊运至现场后安装就位。钢套箱依靠自重刃脚插入泥中形成密封，抽水1.5m 后（箱体内外水头差1.5m ），承台施工形成干法施工（见图3）
。
图3
钢套箱施工
2．钢套箱可沉性计算
钢套箱在自重应力作用下下沉深度，参照单桩承载力公式Pa=f f A+∑F f Au 计算（钢套箱类似单桩）
Pa —单桩垂直承载力标准值（KN ）此处代表钢套箱自重；f f —桩尖平面处的承载力标准值（KN/m 2
）；A —桩身的横截面面积（m 2）；F f —桩周土的摩擦力标准值；
Au —各图层中的桩周表面积（m 2），等于桩周横截面积乘以土层厚度。
加设钢套箱在自重作用下下沉深度为h ，则将2.2.2有关数据带入公式Pa=f f A+∑F f Au
50KN=65KPa*7m*3.14*0.005m +20KPa*h *7m*3.14*解此方程得h =0.1m ，即钢套箱在自重作用下可深入到土层0.1m 。
3．钢套箱透水性计算
采用《简明施工计算手册》推荐的公式Q=K*H*s *q 计算钢套箱内的涌水量。
Q —套箱内总涌水量（3）;
K —渗透系数（cm /s ）；s —钢套箱周长；
q —单位渗流量，即每延米基坑在单位水头（等于1）作用下，当渗透系数为1时的渗流量，其值由表查得；
H —套箱内外水头差。
在本工程中，K=7×10-6cm/s ，H =1.5m （套箱内抽水1.5m 后即具备干法施工条件），S=3.14*7m=2
1.98m 。
钢套箱内外水头差H=1.5m ，钢套箱入土深度根据上述计算为t=0.1m ，稳定套箱外水位至不透水层深度l=4.7-2=2.7m ，所以，（H +t ）/l=（1.5+0.1）2.7=0.6，查表得q =0.55
所以，Q=K*H*s *q=7×10-6cm/s*1.5m *21.98m*0.55=127c m 3/s=0.1m 3/d
套箱内的渗水量为每天0.1m 3，即钢套箱内在停止抽水后，水位每天上升0.1/（3.14×3.5×3.5）=2.6mm 。
通过渗水量计算，钢套箱能满足干法施工要求。4．钢套箱刚度
钢套箱内外水头差1.5m ，作用在钢套箱上的最大侧压力为15KN ，而在本工程中钢套箱采用5m m 钢板做成，在此就不做计算了。
五、钢套箱制作、运输及安装
1．钢套箱在专门加工场而成，现场拼装而成，钢套箱分两块制作（两个半圆柱），拼装时，接茬处使用橡胶止水（见图4）
。
图4钢套箱制作
2．在岸上将钢套箱拼装完毕，使用驳船运至施工现场。3．用起重船吊起钢套箱，在已沉PHC 桩上做出标记，对准标记，将标记大体放在套箱中心即可（见图5）
。
图5钢套箱安装
六、实施效果及推广应用情况
（下转第页）热熔胶网膜
m /h 209
第12期陈界明：浅析CAZ 钢板桩在船坞坞墙中的沉桩施工工艺209
沉桩前钢板桩准备→定位放线→吊放、固定导架→吊钢板桩插锁口、进导架→调节限位滚轮、钢板桩定位→振动插桩→导架内插桩结束，移动导架→锤击送桩
图6
施工工艺流程图
（3）质量保证措施
1）由于为非对称偏心桩，沉桩过程中钢板桩桩顶易向坞室外倾到。这种情况出现时，在插桩时用钢丝绳拉钢板桩桩顶进行纠偏（用卷扬机拉钢丝绳或将钢丝绳牵带在吊车或挖土机底盘上），值得注意的是：钢丝绳不能直接拉在每一根桩上，而必须拉在相邻的前一根插好的桩上，以防止对要插的钢板桩产生过大的水平扭角。
2）由于各种因素的干扰，钢板桩在沉桩过程中易发生扇形倾斜，若不及时预防和修正，误差累积将影响钢板桩的施工质量。我们采取通过优化沉桩顺序分组送插钢板桩来减少倾斜，当倾斜较大时（不超过1/100时），及时加工楔形桩一次纠偏到位，从而保证施工质量。
3）在前期沉桩中，出现了几处锁口脱开现象。主要是由于箱形钢板桩刚度较大（尤其桩顶处焊有加劲板后），使得送桩时，钢板桩无法象单片的拉森板桩一样通过自身变形来消除沉桩时产生的对桩体的挤压应力，因此沉桩时，在锤击力作用之下，钢板桩应力达到一定数值后，顶部锁口向坞室内挤出，造成锁口脱开（长度约3m 左右，脱开锁口在后道工序中已经焊接补牢）。后采取割加劲板的方法，通过钢板桩箱
体的自身变形来减小挤压应力从而有效地防止了锁口脱开。但是加劲板割得太多，桩又容易产生扇形倾斜。在实际沉桩时可密切观察桩顶水平轴线变化及锁口间隙大小，采取相应的措施，当桩顶轴线折角较大、锁口交合处间隙增大时，要割开加劲板来预防脱开。实践表明：每6～10根钢板桩割一块加劲板较为合适。采用这种措施消除了锁口脱开现象。
4）止水材料的保护。振动插桩时，钢板桩锁口振动磨擦发热而造成锁口间止水材料融化流失，影响止水效果。因此，在插桩时，在桩顶锁口处连续浇水降温以达到保护止水材料的目的。
5）地下水位对插桩的影响。在最后的数十根钢板桩（接近坞口）施工中，因施工总体需要，坞口降水使地下水位骤低，土体含水量减少，磨擦角增大，不易液化，桩侧阻力增大，造成沉桩困难（只能入土6m 左右），受桩架高度影响无
法满足下根桩的插桩要求。后采取小面积水冲工艺，增加土
体含水量，从而保证顺利插桩。
以上是本人对该类型板桩在船坞坞墙中应用的实际施工工艺作的简单总结、分析和心得体会，粗浅之处，敬请同行专家指正。
（上接第206页）
目前，邵伯三线船闸下游墩台已施工承台46个，这种办法形成的干法施工没有出现漏水现象，基本与计算相符，而且安装和吊起十分方便。这样不仅保证了工程质量，工人的施工安全，而且也提高了工程进度，来工地参观的人都讲，这种情况采用这种办法，科学！
七、存在的问题与改进措施
由于河底地面高低不同，套箱底部不能全部插入泥里面，因此，有的套箱底部会出现漏水现象，遇到这种情况，用抓斗挖泥船向钢套箱内填泥，运河里边最多的就是泥！而我们的挖泥船就在附近进行疏浚施工。填泥高度控制在1.5m 左右，然后用水泵抽水，经过2~3h ，一个承台就具备干法施工的条件了（见图6~7）。一个承台施工完毕，由起重船吊起
进入下一个循环。
图6钢套箱抽水图干施工
八、项目创新点
1．用钢套箱比钢板桩围堰钢材用量少，且是一次安装成型施工方便。
2．利用现场的挖泥船向钢套箱里填泥止水，止水效果好。3．套箱水平分层，可根据水位变化加减套箱高度，满足各种水位条件下的施工。
钢套箱重量轻，不用大型吊装设备即可施工。
4．利用自重下沉，不用机械打入，即可满足止水效果，形成干法施工，施工起来灵活、方便。
九、项目应用前景
钢套箱工艺在邵伯三线船闸试用成功，可以向纵深两个方向发展，在内河可以做更大直径、更大高度的套箱以满足施工需要，因为套箱是可以分层制作，两层间用橡胶条止水。同样，在海水环境施工，也可以采用，套箱内填泥足以保证套箱在海里的稳定性，但使用时应根据具体情况增大钢套箱的刚度和强度。
在海里施工，要考虑潮水及波浪对套箱的影响，套箱顶部作“挑檐”以防止海水在波浪的带动下灌进套箱，影响正常施工生产。
参考文献
[1]中华人民共和国交通部，J TS257—2008，水运工程质量检
验标准[S].北京：人民交通出版社，2008.
[]江正荣，朱国梁简明施工计算手册[S]中国建筑工业出版
调盘社，72..1997.
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