狹窄河道復(fù)雜地質(zhì)條件下懸臂式小跨度雙排鋼板樁圍堰關(guān)鍵技術(shù)研究及實(shí)踐
南水北調(diào)東線一期工程楊官屯河閘位于楊官屯河入南四湖湖口處,該處河道狹窄,為滿足主體工程施工和施工期導(dǎo)流導(dǎo)航,需在河道中建設(shè)縱、橫向圍堰。工程位于山東、江蘇兩省交界處,地理位置特殊,施工占地問題非常敏感,加上工程位置處地勢(shì)普遍低洼,就近取土筑堤異常困難,難以建體積龐大的土圍堰。經(jīng)方案比選,研究采用懸臂式小跨度雙排鋼板樁圍堰。
課題從懸臂式小跨度雙排鋼板樁圍堰在狹窄河道復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn),利用鋼板樁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、自重輕、容易打入堅(jiān)硬土層、防水性能好、能按需要組成多種斷面形式、可多次重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn),從鋼板樁作為施工圍堰的使用條件、結(jié)構(gòu)型式、工作原理、受力特點(diǎn)、計(jì)算方法、施工過程及保障措施等方面進(jìn)行研究,結(jié)合工程實(shí)際情況,建立一個(gè)由地形地質(zhì)條件、專家經(jīng)驗(yàn)、鋼板樁圍堰特性認(rèn)知及施工過程于一體的概念模型,通過三維靜力有限元法的應(yīng)力變形及穩(wěn)定性分析,確保圍堰的安全性,通過實(shí)踐驗(yàn)證理論計(jì)算成果。
成果的先進(jìn)性和創(chuàng)新點(diǎn):
(1)利用小跨度雙排鋼板樁圍堰橫斷面小的優(yōu)勢(shì),采用懸臂式雙排鋼板樁結(jié)構(gòu),解決了鋼板樁圍堰在狹窄主河道中應(yīng)用的難題。
(2)在地基中存在采砂塌陷區(qū)空洞的復(fù)雜地質(zhì)條件下,采用雙排鋼板樁間設(shè)灌注樁組成聯(lián)合體的設(shè)計(jì)方案,解決了復(fù)雜地質(zhì)條件下小跨度鋼板樁圍堰的穩(wěn)定難題。
(3)在施工期高水頭作用下,通過采用止水性更好的拉森型鋼板樁,并在鋼板樁內(nèi)側(cè)鋪設(shè)防滲土工膜,解決了側(cè)向防滲及鋼板樁間滲漏的技術(shù)難題。
(4)通過半理論半經(jīng)驗(yàn)的公式計(jì)算及三維靜力有限元法的應(yīng)力變形及穩(wěn)定分析,解決了懸臂式雙排鋼板樁的設(shè)計(jì)計(jì)算難題。
(5)通過采用合理的施工工藝,即設(shè)置打樁機(jī)臨時(shí)支撐、打樁同時(shí)對(duì)其已打入的鋼板樁及時(shí)加固等措施,解決了短時(shí)間簡(jiǎn)易快速施工的技術(shù)難題。