杨庄闸加固工程中钢板桩围堰的应用研究

戴金龙，潘凯

（江苏省淮沭新河管理处，江苏淮安223005）

1 引言

钢板桩围堰是当前应用最为普遍的一种板桩围堰模式。目前在我国围堰工程中应用十分广泛。本文以杨庄闸加固工程为例，从滑移验算、防渗验算、钢板桩结构计算等方面，经过详细计算，设计了适用于该工程的钢板桩围堰，并对其施工工艺展开了介绍，旨在提供一些钢板桩围堰应用方面的参考。

2 钢板桩围堰设计

2.1 围堰结构设计

杨庄闸于1936年建设，属于淮安市的重点文物保护单位。基于杨庄闸加固工程的施工条件，围堰结构设计为双排钢板桩加拉锚结构，防洪预案设计为，顶部宽80cm、高70cm袋装土围堰，顶部总体设定高程为13.7m。邻水侧钢板桩和邻基坑侧钢板桩二者间设定距离为6m。钢板桩间填筑土方，钢板间使用拉锚进行焊接，并在其12.5m高程处设定1根φ44mm拉锚，拉锚间距200cm，并使用锚栓在其两侧进行固定[1]。

2.2 围堰计算

在杨庄闸加固工程的施工期间，经测量后确认上游最高水位接近13m，河底高程9m，但考虑厚度约2m的淤土，计算时，基准面高程设定为7m，并使用施工期间的最高水位作为围岩滑移和稳定的验算标准水位。

2.2.1 滑移验算

2.2.2 基础地基承载力验算

2.2.3 防渗验算

2.2.4 钢板桩结构计算

围堰前面荷载（主动土压力、水压力）产生的弯矩与后面被动土压力（考虑静止土压力）产生的弯矩关于拉锚安装点保持极限平衡，钢板桩按简支梁进行计算。取单位长度钢板桩计算嵌固深度设计值hd。经计算，嵌固深度设计值hd=6.2m，计算基准面为7.0m，钢板桩围堰钢板桩顶高程为13.0m，顶部采用袋装土考虑到施工期截渗，临水侧板桩底高程为-2.00m，钢板桩长取15.0m，基坑侧桩长为12m，桩底高程为1.0m。

临基坑侧钢板桩支点反力和最大弯矩按悬臂式支护结构进行计算，弯矩设计值MC和剪力设计值VC计算公式为：MC=hmz，∑Emz-haz∑Eaz，VC=∑Emz-∑Eaz。式中，∑Emz为计算截面以上基坑内侧各土层弹性抗力值的合力之和；hmz为合力∑Emz作用点至计算截面的距离；∑Eaz为计算截面以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和；haz为合力∑Eaz作用点至计算截面的距离。经计算，弯矩设计值MC=375kN·m，剪力设计值VC=264.1kN。

1）钢板桩选择

钢板桩采用3号钢，钢材允许抗弯应力取[σ]=180MPa，钢板桩允许抗剪应力取[τ]=95MPa，钢板桩设一道拉锚，高程12.5m。

断面模量：W1=MC[σ]=771.6cm3＜2270 cm3

剪应力：τ=1.5VC/A=8.17MPa＜[τ]=95MPa

围堰钢板桩选用SKSP-Ⅳ型钢板桩满足要求。

2）拉锚计算

计算拉锚的拉力T=Apl，式中，Ap为拉锚的支点反力，Ap=112.42kN；l为拉锚的安装间隔，取l=2.0m。

3）围檩计算

3 杨庄闸加固工程施工工艺

3.1 施工方法

首先，需要在施工前进行地下管线的勘探工作，并做好标记；然后做好定位桩，并安装导向靠控制架，准备打桩；采用排列方式进行打桩施工；维护拉森钢板施工需要设定为岸边施工；最后，要注意在对钢板桩进行施工前，需要保障钢板桩的位置和垂直度精准，并前轻敲钢板桩将其插入土体1m以上之后，再采用重打的方式，并注意在锤击过程中控制钢板桩的垂直度。

3.2 施工流程

清扫障碍物→地面放坡至与河岸高度一致→将施工设备搬运至施工现场并进行安装→在河中进行定位桩打桩→导向控制架安装，并打设钢板桩→安装拉锚和钢围檩→施工平台再造→对钢板桩进行封口作业→拉锚及支撑设备拆除→钢板桩拔出，施工平台拆除。

3.3 围堰维护

为确保杨庄闸加固工程的施工建设质量，在围堰土方填筑、基坑抽水作业完成后，要立刻展开围堰维护工作。

4 结语

综上所述，本文对杨庄闸加固工程的钢板桩围堰设计中的整体稳定性、滑移验算、承载力、防渗以及钢板桩结构进行验算，并经过计算得出工程钢板桩选择SKSP-IV型钢板桩、1根φ44mm直径拉锚、H400mm×400mm×13mm×21mm型钢围檩作为工程钢板桩机构，并阐述了工程的施工流程工艺，希望可为钢板桩围堰在其他水利加固工程中的应用提供参考。