前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的隧道工程雙排鋼板樁圍堰結構研究，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

摘要：由于具有工程性能好，施工簡便，可重復利用，適用性強等特點，鋼板樁圍堰在越來越多的工程中得到應用。在龍湖地區隧道工程中，綜合考慮結構穩定性、防滲性能、沉拔樁難易程度等因素，設計兩種鋼板樁圍堰方案，分別采用plaxis和slide有限元分析軟件對兩種方案進行結構變形及滲流計算，綜合考慮施工條件，分析兩種方案的優缺點及適用條件。

關鍵詞：鋼板樁圍堰；有限元；龍湖隧道

0引言

鋼板樁圍堰是橋梁、隧道、管線等穿河建筑物常用的圍堰傳統工藝之一，其具有靈活機動、適應性強、可重復利用、效率高、成本低、工藝成熟等優點[1]。雙排鋼板樁圍堰在安全可靠性方面又更勝于單排鋼板樁圍堰。但是在密實砂性地質情況下，鋼板樁的入土深度受到較大限制，而砂性土透水性強的特點又要求圍堰具有較強的防滲功能。在龍湖地區隧道工程建設中，對雙排鋼板樁圍堰的結構安全與防滲性進行綜合分析[2]。其成果對今后類似工程的圍堰設計將會具有借鑒與指導意義[1]。

1工程概況

龍湖地區規劃定位為城市旅游休閑服務中心和以生態為特色的高檔居住區。為將龍湖地區建設為國際金融商務核心區；改善龍湖金融島區域的交通環境，分流北三環和九如路等干道交通壓力；暢通對外交通、支撐龍湖地區發展的需要，急需在構建龍湖金融島外環線的基礎上建設龍源十街、龍翼二街等對外通道，分流、均衡金融島到發交通，充分發揮外圍通道對外功能。其中，龍湖隧道工程過湖段采用明挖法施工，需作臨時圍堰，創造干地施工條件。在工程基坑范圍內，除地表層分布有厚度不均的雜填土外，勘探深度50.0m深度范圍內地層約37m以上主要為第四系全新統（Q4）沖洪積形成的粉質黏土、粉土、粉砂、細砂等，約37.0m以下主要為第四系上更新統（Q3）沖洪積形成的粉質黏土、粉土、細砂等土層。龍湖是人工開挖蓄水形成的城市內湖，湖面面積約6km2，湖底標高為78.50m，正常蓄水位為85.50m，現狀實測水位84.50～85.00m，龍湖沒有行洪排澇作用，遠期正常蓄水位為85.50m。由于圍堰擋水高度較大（6～7m）、湖底土層以透水性強的砂性土為主，圍堰結構存在結構變形、整體穩定、滲流穩定及施工對水質環境影響等安全隱患，因此需對圍堰結構進行專項研究分析。

2鋼板樁圍堰方案

根據《水利水電工程圍堰設計規范》（SL645—2013），《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303—2004），該工程臨時圍堰等級可定為4級，龍湖近期水位保持84.50～85.00m，因此鋼板樁圍堰頂標高為85.50m。雙排鋼板樁圍堰考慮整體剛度，頂寬取6m，兼作施工便道。雙排鋼板樁中間回填砂性土，填土與鋼板樁之間鋪設一層土工布防止漏土，砂土頂部鋪設一層厚袋裝土，袋裝土上鋪設泥結碎石路面作為人行施工便道，厚200mm，路面上方迎水側堆袋裝砂袋，寬度為1～2m，兩側坡度1∶1，兩排鋼板樁用鋼拉桿連接，規格為，上下各一根，背水側鋼板樁后設置袋裝土，高度2m，寬度2～6m，坡度1∶2。袋裝堆土后開槽排水溝，排水溝內分層鋪填碎石、中粗砂、細砂，每層厚度為200mm，上粗下細。圍堰出土高度7m，考慮自身穩定性和防滲要求，提出以下兩種鋼板樁圍堰方案。

2.1方案一：雙排鋼板樁（自身止水）方案

雙排鋼板樁斷面結構設計：U型鋼板樁規格PU600×210×18000，鋼板樁頂標高為85.00m，底標高為67.00m（見圖1）。在方案一中，18m鋼板樁既起擋土作用，兼具防滲帷幕作用。

2.2方案二：雙排鋼板樁+止水帷幕方案

雙排鋼板樁斷面結構設計：U型鋼板樁規格PU600×210×12000，鋼板樁頂標高為85.00m，底標高為73.00m（見圖2）。在兩排鋼板樁回填土底部打三軸攪拌樁止水帷幕至不透水層，規格為，L=22m，攪拌樁底標高為55.00m。在方案二中，鋼板樁起結構穩定、擋土作用，防滲主要依靠攪拌樁止水帷幕。

3結構變形及滲流計算

3.1結構變形計算

為了分析施工期水頭壓力對臨時圍堰結構的變形影響，采用有限元分析軟件PLAXIS，建立了水頭壓力作用下雙排鋼板樁圍堰的二維有限元模型，進行了彈塑性有限元計算，預測施工期水壓力作用引起臨時圍堰的變形。

3.2滲流計算

考慮湖底土層為砂性土，拉森鋼板樁圍堰施工需做好鎖口止水措施，采用有限元分析軟件Slide，建立了水頭壓力作用下雙排鋼板樁圍堰的二維有限元模型，進行了滲流量計算。

3.3計算結果

兩種鋼板樁圍堰方案結構變形及滲流穩定計算結果。方案一水平和垂直變形均明顯小于方案二，最大變形部位均在鋼板樁與基坑接觸面。但是方案二的抗滲穩定性明顯優于方案一，每100延米滲流量僅為方案一的約四分之一。兩個方案各有優點，且不會發生滲透破壞。

4結論

根據以上計算結果，分析兩種鋼板樁方案的優缺點：（1）鋼板樁自身止水方案由于入土深度較大，打拔樁成功率低于鋼板樁+止水帷幕方案，且該工程地基土為密實度較高的砂性土，樁長較長的情況下需要采用水刀、螺旋鉆等輔助沉樁措施，施工難度較大。（2）鋼板樁+止水帷幕方案的攪拌樁止水帷幕打至不透水層，止水效果明顯更好。如采用方案一，施工期抽降水措施費較高；如采用方案二，由于多一種施工工藝，需考慮機械進場費用及工序銜接等經濟和時間成本的增加。（3）鋼板樁自身止水方案施工工序少于鋼板樁+止水帷幕方案，但由于打拔深度較深，增加了施工難度，從而增加了施工工期。（4）兩種圍堰方案的選擇需結合主體工程施工、以及現場試樁結果綜合考慮。若主體工程施工中需采用三軸攪拌樁工藝，則大大降低了方案二的經濟成本；若試樁沉樁速度較快，則方案一能明顯提高施工效率，降低施工難度；若試樁沉樁難度較大，則方案二的鋼板樁與攪拌樁帷幕結合的型式能更好地解決穩定與防滲問題。

參考文獻：

[1]鄒志業.雙排鋼板樁圍堰結構的計算分析與研究[D].南京:河海大學，2000.

[2]鄧鯤鵬.基于有限元的鋼板樁圍堰設計方案分析[J].水利與建筑工程學報，2011，09（6）:112-115.

作者:余雯 單位:上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司