淺談鎖扣鋼管樁在引黃濟(jì)青倒虹中的應(yīng)用

邵志豪，李靜旭，孫啟潼

（1.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山東 濟(jì)南250014；2.高密市引調(diào)水工程運(yùn)營(yíng)維護(hù)中心，山東 高密261500；3.淄博市萌山水庫(kù)管理中心，山東 淄博255318）

小清河復(fù)航工程是山東省政府主導(dǎo)并貫徹國(guó)家發(fā)展文件加快內(nèi)河發(fā)展有利時(shí)機(jī)的條件下應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)也是省委、省政府的重點(diǎn)項(xiàng)目，將小清河作為山東省內(nèi)河“一縱三橫”水運(yùn)主通道之一。為滿足通航要求，復(fù)航工程將小清河河底在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上下挖，受河底高程降低影響，現(xiàn)狀引黃濟(jì)青倒虹不滿足通航需求，需進(jìn)行拆除重建，該工程是引黃濟(jì)青調(diào)水工程重要節(jié)點(diǎn)性建筑物，能否按時(shí)完成保證引黃濟(jì)青正常輸水要求起到了關(guān)鍵性的作用。

引黃濟(jì)青穿小清河倒虹橫跨小清河主河槽，位于小清河干流樁號(hào)187+390，輸水規(guī)模為50 m3/s，長(zhǎng)度312 m，設(shè)計(jì)洞身尺寸4.0 m×3.5 m（高×寬），孔數(shù)為2孔。小清河底高程為-4.70 m，施工期導(dǎo)流及基坑開挖問題較為突出，是本工程能否順利實(shí)施的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

倒虹工程施工具有作業(yè)面長(zhǎng)、基坑作業(yè)、洞身結(jié)構(gòu)統(tǒng)一等特點(diǎn)，有利于導(dǎo)流圍堰布置。根據(jù)相關(guān)要求，2020年汛期前對(duì)金家橋閘閘下河道（含引黃濟(jì)青倒虹段）須全斷面擴(kuò)挖完成。擴(kuò)挖后河底高程由-1.01 m挖深至-4.7 m。根據(jù)引黃濟(jì)青工程引調(diào)水的工作安排，倒虹工程需于2021年3月底施工完成。

與倒虹上、下游側(cè)銜接的王道泵站引水暗涵分別于2020年9月、10月開工建設(shè)，開工時(shí)河道底高程已挖深至-4.70 m，較原圍堰施工時(shí)的河道底高程降低了3.69 m，土石圍堰高度增加、底寬變大，受王道泵站施工河地形條件限制，圍堰之間的導(dǎo)流明渠不具備進(jìn)一步拓寬的條件，倒虹的施工條件發(fā)生了很大變化。綜合以上因素，結(jié)合工程實(shí)際需要提出了既能滿足圍堰擋水要求又能滿足深基坑支護(hù)穩(wěn)定要求的鎖扣鋼管樁方案。

1 鎖扣鋼管樁設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

引黃濟(jì)青倒虹工程導(dǎo)流建筑物級(jí)別為4級(jí)，采用10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)導(dǎo)流時(shí)段為11月～4月，設(shè)計(jì)洪水流量為148 m3/s，11月～4月10年一遇潮水位為2.399 m。

1.2 鎖扣鋼管樁水位確定

施工期間鎖扣鋼管樁擋水水位按工程所在小清河處10年一遇最大設(shè)計(jì)洪峰流量148 m3/s對(duì)應(yīng)水位與10年一遇潮水位中的大值確定。

鎖扣鋼管樁在使用期最不利工況下，上游來水通過束窄河床下泄，此時(shí)按束窄河床進(jìn)行泄流能力水力計(jì)算，計(jì)算上游河道產(chǎn)生的水位壅高，從而計(jì)算上游圍堰堰前水位。根據(jù)施工時(shí)10年一遇導(dǎo)流流量148 m3/s和現(xiàn)場(chǎng)條件，用迭代法試算水位壅高值。經(jīng)計(jì)算，上游圍堰堰前水位為2.009 m；10年一遇潮水位為2.399 m，故本工程上游圍堰擋水位按2.399 m設(shè)防。經(jīng)計(jì)算，圍堰頂高程為3.499 m。

1.3 鎖扣鋼管樁布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)引黃濟(jì)青倒虹所在河道地形條件，先利用鎖扣鋼管樁圍封小清河河槽左側(cè)，利用束窄的右側(cè)河床下泄上游來水，二期圍封小清河河槽右側(cè)，利用河床左側(cè)下泄上游來水。

引黃濟(jì)青倒虹鎖扣鋼管樁一期圍封左側(cè)倒虹部分，總長(zhǎng)為184.92 m，其中上、下游橫向各長(zhǎng)為82.8 m，縱向長(zhǎng)為19.32 m。二期圍封右側(cè)倒虹部分，總長(zhǎng)為147.08 m，其中上、下游橫向各長(zhǎng)為63.88 m，縱向長(zhǎng)為19.32 m，施工右側(cè)部分倒虹。鎖扣鋼管樁斷面如圖1所示。

圖1 鎖扣鋼管樁圍封斷面圖

河床內(nèi)圍封采用鎖扣鋼管樁，單根鋼管樁長(zhǎng)24.0 m，入土深度為7.8 m，共計(jì)488根，總長(zhǎng)11 712 m，兩側(cè)設(shè)置鎖扣連接。內(nèi)部共設(shè)置兩層支撐，一層采用C20混凝土封底，厚度為0.5 m。第一層支撐由458H型鋼和Ф630鋼管樁組成，第二層支撐由雙拼400 H型鋼和Ф630鋼管樁組成，橫撐之間增加斜撐,確保圍封后基坑的穩(wěn)定。

1.4 鎖扣鋼管樁施工

1）鎖扣鋼管樁打、拔。鎖扣鋼管樁圍封主要打拔設(shè)備為DZ-90振拔器、吊裝設(shè)備為75 t履帶吊，二者配合施工。

2）鋼管樁加固。在確保安全的前提下，基坑支撐的施工與基坑內(nèi)泥面的下降按“先支撐后降水開挖或吸泥，分層支撐分層降水開挖或吸泥”的原則進(jìn)行基坑施工，根據(jù)觀測(cè)基坑變化情況，需要及時(shí)對(duì)鋼管樁進(jìn)行加固處理。同時(shí)為了防止鋼管樁縱、橫向支撐變形，需對(duì)縱、橫向支撐的四角采用圍檀鋼管固定。

3）施工工藝流程。鋼管樁打入施工工藝：測(cè)量放樣→安裝導(dǎo)向架→插打樁、焊接→圍封合攏→鋼管樁堵漏→安裝圍封內(nèi)支撐→C20混凝土封底→倒虹施工→拔除鎖扣鋼管樁→完工場(chǎng)地清理。

2 結(jié)語

引黃濟(jì)青倒虹主體工程的順利完成，充分論證了鎖扣鋼管樁結(jié)構(gòu)型式可同時(shí)滿足圍堰擋水、深基坑支護(hù)的穩(wěn)定要求，很好地解決水文地質(zhì)條件復(fù)雜、基坑開挖深度大、工作面小、土側(cè)壓力大等不利于工程施工的不良基礎(chǔ)條件的問題，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、可重復(fù)周轉(zhuǎn)使用等特點(diǎn)，可為今后類似工況條件的相關(guān)工程提供一定的技術(shù)支撐。