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[摘要]中船长兴造船基地一期工程3、4号船坞大跨度双排钢板桩围堰在不同的施工阶段的拉杆轴力分析，在整个施工过程中呈非中心受力状态，钢拉杆对钢板桩围堰在运行过程的稳定性起到了一定的作用。
[关键词]双排钢板桩 围堰 拉杆轴力
[中图分类号] TV551.3+5[文献码]B[文章编号] 1000-405X（2013）-11-252-2
0前言
中船长兴造船基地一期工程位于长兴岛南岸新开港下游（粤海长兴船务工程有限公司修船码头下游侧），岸线长约3km，工程主要围绕4座大型造船船坞（1、2、3、4号船坞）展开。其中3、4号船坞为并列布置，3号船坞位于上游（西侧），4号船坞位于下游（东侧）。3、4号坞坞口采用大跨度双排钢板大围堰包围干施工方案，对3、4号船坞大跨度双排钢板桩围堰运行过程中稳定性进行监测是该工程重要监测内容之一。以往只进行过单坞体双排钢板桩围堰运行过程中稳定性围堰施工监测工作，对双坞体大跨度双排钢板桩围堰运行过程中的稳定性监测尚属首次。
1工程概述
1.1工程地质、水文概况
场区地处长江入海口处，陆域和边岸处属河口、沙岛、沙嘴和潮滩地貌类型，水域为河床地貌。根据场区工程地质调查揭示，在场区用地标高-73.3m和-61.84m以上范围内的地基按其成因类型可划分为6个层次，各土层的物理力学指标也进行了勘查。
工程所处河段受潮流和径流双重作用，潮汐类型为非正规半日浅海潮，属中等强度的潮汐河口，中潮差，大径河流段。每天两涨两落，呈现较显著的日潮不等现象。
1.2工程周边环境
3、4号船坞位于一期工程民品区的下游侧，距1、2号船坞约1.8km。东、西、北方向为陆域区域，是2004年5月新吹填形成，目前地面标高在4.6～5.0m之间，场地开阔、平坦；南侧为新大堤外侧水下区域，水域有抛石分布，现有泥面标高约在-4.00～-12.00m，向南泥面逐渐降低，坞室前沿两侧为新建大堤。
2大跨度双排钢板桩围堰围护结构
根据双坞并列布置形式，坞口外侧基坑沿地基加固段采取直立式挖土，内侧采取放坡式挖土方案。所设置大跨度双排钢板桩围堰宽度15m，外排采用AU23钢板桩，平面总长度510m，前沿直线段总长度282m；直线段两侧为圆弧段，内排钢板桩圆弧段半径20m，外排半径35m，圆弧段外排钢板桩平面长度为45.8m，圆弧段向陆侧延伸至大堤呈短直线段，两侧直线长度均为60m，另两侧外排桩加8m深入大堤。内排采用AU25型及PU32型钢板桩，平面总长度为454m。钢板桩长度均为31m，其中外排钢板桩入土底标高-24.0m，顶标高8.0m；内排钢板桩入土底标高-28.0m，顶标高4.50m，桩尖座落于第⑤1-1层灰色粘土和⑤1-2层灰色粉质粘土土层中。二排桩之间回填沙。双排钢板桩围堰二端采用吹泥砂袋围堰与新建大堤连接。钢拉杆规格为∮60@1500，拉杆设置标高1.80m，导梁采用2根32b槽钢双拼，为增强双排桩的整体性，在围堰直线段每隔47m在两排桩之间设置一道钢板桩横隔墙。内排钢板桩距坞口前沿线20m。围堰内侧采用三轴水泥土搅拌桩进行地基加固，加固底标高为-22.00m～-23.00m，进入第⑤1-1层灰色粘土层中约1m，加固顶标高分别为-4.0m、-7.0m、-10.0m形成台阶，加固宽度为15.5m。贴内排钢板桩做高压旋喷桩。
围堰设计高水位4.13m，极端高水位为5.79m。双排钢板桩围堰监测点示意图及剖面图如下：
3围堰钢拉杆轴力分析
围堰钢拉杆轴力测试点设置在每隔仓中心拉杆1/3位置上，呈上下左右方向设置应力传感器。通过现场钢拉杆轴力测试结果可以看出，钢拉杆在围堰运行过程中呈非中心受拉状态反应，一般是下面轴力大于上面轴力值，左右侧轴力变化有的大于上下轴力，有的小于上下轴力，其变化不一。钢拉杆轴力变化在围堰运行过程中受到多种因素影响，如：堰体内回填土、围堰不同内侧降水、清淤等不同施工工况，钢板桩变形程度和钢板桩变形过程中水平向的应力调整等，其变化较为复杂。
堰体内回填土时间段，由于钢拉杆受到回填土上覆荷载压力的影响，钢拉杆轴力呈上升趋势变化。围堰内侧抽水时间段，由于受到内外排钢板桩变形量的差异影响，堰体长边直线段ML6、ML7和ML8测点处钢拉杆轴力呈明显下降趋势，ML1测点由于受到端头处吹泥沙袋填筑影响，该处钢板桩位移变形较小，故该处轴力值变化较小。围堰内侧清淤回填土时间段，在围堰钢板桩继续变形的情况下，围堰长边直线段处钢拉杆轴力继续下降。在沉桩和地基土体加固施工后期时间段，钢拉杆轴力均有不同程度的上升，这与沉桩过程的挤土效应和地基土加固施工时对钢板桩产生的挤压应力有关。在地基土加固体强度恢复期时间段，ML1和ML8测点处钢拉杆轴力变化较平缓，ML6和ML7测点处的钢拉杆轴力呈继续上升表现，尤其是ML6测点表现明显，这说明与钢拉杆测试点所设的位置处有关，同时与堰体长边直线段的长边效应反映有关。当坞口大面积阶梯状挖土时，ML7和ML8测点处钢拉杆轴力变化较平缓，ML6测点处略有上升，虽坞口已处于挖土施工阶段，但由于地基加固体的作用，钢板桩体位移变形较缓慢，这说明了地基加固体在此时挖土工况下起到了减缓钢板桩变形的抗体作用，故钢拉杆轴力变化较小，这时ML1测点处钢拉杆轴力呈一上升趋势，这与测点处侧驳岸回填施工有关。坞口基坑分块挖土施工过程中，钢拉杆轴力继续表现上升趋势，从ML7和ML8点观测曲线可以看出，当坞口基坑分块挖土到所对应的测试点位置，由于钢板桩变形的影响，拉杆轴力上升明显，并出现最大轴力值，ML7点达541KN，ML8点为389KN，随后在分块底板浇筑后，ML8点由于受到基坑相邻地块挖土影响，拉杆轴力呈下降趋势。当坞口底板浇筑后，围堰钢拉杆轴力变化趋势平稳，这与钢板桩位移变形在该时间段表现一致。
4结论
通过双排钢板桩围堰钢拉杆轴力测试，可明显的看出在围堰运行过程钢拉杆轴力呈非中心受力的变化特性，其反映值为拉应变反映。钢拉杆轴力变化与堰体内回填土的上覆荷载压力及堆载量有关，与钢板桩围堰位移变形程度和变形方向有关，与不同的施工工况的影响和围堰所处的边界条件等多种因素有关，钢拉杆轴力最大变化值反映在堰体内侧回填土时间段和坞口基坑挖土时间段。钢拉杆不但在竖向面（上下）受力，同时水平向（左右）亦受力，一般情况下，上面力小于下面力，侧向力有时大于竖向力，有时小于竖向力，这与连体钢板桩体挤压变形过程水平向应力调整有关。钢拉杆轴力同时受到潮汐变化的一定影响，呈动态变化。从现场实测结果看，钢拉杆对钢板桩围堰在运行过程的稳定性起到了一定的作用。
[关键词]双排钢板桩 围堰 拉杆轴力
[中图分类号] TV551.3+5[文献码]B[文章编号] 1000-405X（2013）-11-252-2
0前言
中船长兴造船基地一期工程位于长兴岛南岸新开港下游（粤海长兴船务工程有限公司修船码头下游侧），岸线长约3km，工程主要围绕4座大型造船船坞（1、2、3、4号船坞）展开。其中3、4号船坞为并列布置，3号船坞位于上游（西侧），4号船坞位于下游（东侧）。3、4号坞坞口采用大跨度双排钢板大围堰包围干施工方案，对3、4号船坞大跨度双排钢板桩围堰运行过程中稳定性进行监测是该工程重要监测内容之一。以往只进行过单坞体双排钢板桩围堰运行过程中稳定性围堰施工监测工作，对双坞体大跨度双排钢板桩围堰运行过程中的稳定性监测尚属首次。
1工程概述
1.1工程地质、水文概况
场区地处长江入海口处，陆域和边岸处属河口、沙岛、沙嘴和潮滩地貌类型，水域为河床地貌。根据场区工程地质调查揭示，在场区用地标高-73.3m和-61.84m以上范围内的地基按其成因类型可划分为6个层次，各土层的物理力学指标也进行了勘查。
工程所处河段受潮流和径流双重作用，潮汐类型为非正规半日浅海潮，属中等强度的潮汐河口，中潮差，大径河流段。每天两涨两落，呈现较显著的日潮不等现象。
1.2工程周边环境
3、4号船坞位于一期工程民品区的下游侧，距1、2号船坞约1.8km。东、西、北方向为陆域区域，是2004年5月新吹填形成，目前地面标高在4.6～5.0m之间，场地开阔、平坦；南侧为新大堤外侧水下区域，水域有抛石分布，现有泥面标高约在-4.00～-12.00m，向南泥面逐渐降低，坞室前沿两侧为新建大堤。
2大跨度双排钢板桩围堰围护结构
根据双坞并列布置形式，坞口外侧基坑沿地基加固段采取直立式挖土，内侧采取放坡式挖土方案。所设置大跨度双排钢板桩围堰宽度15m，外排采用AU23钢板桩，平面总长度510m，前沿直线段总长度282m；直线段两侧为圆弧段，内排钢板桩圆弧段半径20m，外排半径35m，圆弧段外排钢板桩平面长度为45.8m，圆弧段向陆侧延伸至大堤呈短直线段，两侧直线长度均为60m，另两侧外排桩加8m深入大堤。内排采用AU25型及PU32型钢板桩，平面总长度为454m。钢板桩长度均为31m，其中外排钢板桩入土底标高-24.0m，顶标高8.0m；内排钢板桩入土底标高-28.0m，顶标高4.50m，桩尖座落于第⑤1-1层灰色粘土和⑤1-2层灰色粉质粘土土层中。二排桩之间回填沙。双排钢板桩围堰二端采用吹泥砂袋围堰与新建大堤连接。钢拉杆规格为∮60@1500，拉杆设置标高1.80m，导梁采用2根32b槽钢双拼，为增强双排桩的整体性，在围堰直线段每隔47m在两排桩之间设置一道钢板桩横隔墙。内排钢板桩距坞口前沿线20m。围堰内侧采用三轴水泥土搅拌桩进行地基加固，加固底标高为-22.00m～-23.00m，进入第⑤1-1层灰色粘土层中约1m，加固顶标高分别为-4.0m、-7.0m、-10.0m形成台阶，加固宽度为15.5m。贴内排钢板桩做高压旋喷桩。
围堰设计高水位4.13m，极端高水位为5.79m。双排钢板桩围堰监测点示意图及剖面图如下：
3围堰钢拉杆轴力分析
围堰钢拉杆轴力测试点设置在每隔仓中心拉杆1/3位置上，呈上下左右方向设置应力传感器。通过现场钢拉杆轴力测试结果可以看出，钢拉杆在围堰运行过程中呈非中心受拉状态反应，一般是下面轴力大于上面轴力值，左右侧轴力变化有的大于上下轴力，有的小于上下轴力，其变化不一。钢拉杆轴力变化在围堰运行过程中受到多种因素影响，如：堰体内回填土、围堰不同内侧降水、清淤等不同施工工况，钢板桩变形程度和钢板桩变形过程中水平向的应力调整等，其变化较为复杂。
堰体内回填土时间段，由于钢拉杆受到回填土上覆荷载压力的影响，钢拉杆轴力呈上升趋势变化。围堰内侧抽水时间段，由于受到内外排钢板桩变形量的差异影响，堰体长边直线段ML6、ML7和ML8测点处钢拉杆轴力呈明显下降趋势，ML1测点由于受到端头处吹泥沙袋填筑影响，该处钢板桩位移变形较小，故该处轴力值变化较小。围堰内侧清淤回填土时间段，在围堰钢板桩继续变形的情况下，围堰长边直线段处钢拉杆轴力继续下降。在沉桩和地基土体加固施工后期时间段，钢拉杆轴力均有不同程度的上升，这与沉桩过程的挤土效应和地基土加固施工时对钢板桩产生的挤压应力有关。在地基土加固体强度恢复期时间段，ML1和ML8测点处钢拉杆轴力变化较平缓，ML6和ML7测点处的钢拉杆轴力呈继续上升表现，尤其是ML6测点表现明显，这说明与钢拉杆测试点所设的位置处有关，同时与堰体长边直线段的长边效应反映有关。当坞口大面积阶梯状挖土时，ML7和ML8测点处钢拉杆轴力变化较平缓，ML6测点处略有上升，虽坞口已处于挖土施工阶段，但由于地基加固体的作用，钢板桩体位移变形较缓慢，这说明了地基加固体在此时挖土工况下起到了减缓钢板桩变形的抗体作用，故钢拉杆轴力变化较小，这时ML1测点处钢拉杆轴力呈一上升趋势，这与测点处侧驳岸回填施工有关。坞口基坑分块挖土施工过程中，钢拉杆轴力继续表现上升趋势，从ML7和ML8点观测曲线可以看出，当坞口基坑分块挖土到所对应的测试点位置，由于钢板桩变形的影响，拉杆轴力上升明显，并出现最大轴力值，ML7点达541KN，ML8点为389KN，随后在分块底板浇筑后，ML8点由于受到基坑相邻地块挖土影响，拉杆轴力呈下降趋势。当坞口底板浇筑后，围堰钢拉杆轴力变化趋势平稳，这与钢板桩位移变形在该时间段表现一致。
4结论
通过双排钢板桩围堰钢拉杆轴力测试，可明显的看出在围堰运行过程钢拉杆轴力呈非中心受力的变化特性，其反映值为拉应变反映。钢拉杆轴力变化与堰体内回填土的上覆荷载压力及堆载量有关，与钢板桩围堰位移变形程度和变形方向有关，与不同的施工工况的影响和围堰所处的边界条件等多种因素有关，钢拉杆轴力最大变化值反映在堰体内侧回填土时间段和坞口基坑挖土时间段。钢拉杆不但在竖向面（上下）受力，同时水平向（左右）亦受力，一般情况下，上面力小于下面力，侧向力有时大于竖向力，有时小于竖向力，这与连体钢板桩体挤压变形过程水平向应力调整有关。钢拉杆轴力同时受到潮汐变化的一定影响，呈动态变化。从现场实测结果看，钢拉杆对钢板桩围堰在运行过程的稳定性起到了一定的作用。