复杂滨海环境双排钢板桩围堰创新应用研究论文

1、复杂滨海环境双排钢板桩围堰 创新应用研究 成果报告 水水利利项项管管Q Qc c小小组组 浙浙江江省省水水利利水水电电勘勘测测设设计计院院 ZHEJIANG DESIGN INSTITUTE OF WATER CONSERVANCY & HYDRO-ELECTRIC POWER 二二一一四四年年三三月月 目目 录录 1概况概况.1 1.1工程简介.1 1.2小组概况.1 2课题选择课题选择 .3 2.1问题的调查和提出.3 2.2提出课题.4 2.3确定课题.5 3活动计划活动计划 .7 4目标设定和可行性分析目标设定和可行性分析.7 5提出各种方案并确定最佳方案提出各种方案并确定最佳方案.8

2、 5.1 方案的提出.8 5.2 各方案相应计算.10 5.3 围堰方案工期费用比 .15 5.4 方案的可行性分析及评估 .16 6方案具体化并制定对策方案具体化并制定对策.17 7方案实施过程方案实施过程.18 8检查阶段检查阶段(C).24 8.1 目标值实现情况.24 8.2 社会效益和经济效益 .26 8.3 其他效益.26 9总结阶段总结阶段(A).26 9.1 推广应用.26 9.2 总结与今后打算.27 1 概况 1.1工程简介工程简介 由我院（浙江省水利水电勘测设计院）承接的宁波市某堤闸工程， 工程区位于象山港口门北侧，围堰全长680米。拟建围堰轴线位置海水 深为5m10m，

3、淤泥、淤泥质粘土等软弱土层总厚度达到20米以上，水 文地质条件差。由于后期工程施工要求，围堰使用寿命要求达到八年以 上。在复杂滨海环境下建设使用寿命达八年以上的围堰在浙江省水利行在浙江省水利行 业尚属首例，在全国也罕有先例。业尚属首例，在全国也罕有先例。 工程鸟瞰图工程鸟瞰图 术语解释 围堰：围堰：指在水利工程建设中，为建造永久性水利设施， 修建的临时性围护结构。其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置， 以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物。 1.2小组概况小组概况 浙江省水利水电勘测设计院水利项管QC小组成立于2013年3月，注 册编号为QC2013-3-01。本小组主要成员曾承担了提高面

4、板堆石坝体 填筑质量课题和复杂水文环境下水下监测仪器电缆保护形式的研究 课题，并分别获得了2013年度浙江省工程建设（勘察设计）优秀QC小 组二等奖和一等奖。 本次水利项管QC小组承担了“复杂滨海环境围堰的创新应用研究” 课题，小组类型为“创新型创新型”，活动时间为2013年3月2014年3月， 期间活动了12次，出勤率为100%。小组成员由浙江省水利水电勘测设计 院从事项目管理和设计工作具有丰富经验的一线技术人员组成，其中高 级工程师4人，工程师2人，助理工程师4人。人员中具有硕士学位的有5 人，学士学位的有5人。本QC小组基本情况及人员组成见下表： 小组名称小组名称水利项管水利项管QC小组

5、小组 起止时间起止时间2013.32014.3 课题名称课题名称 复杂滨海环境围堰 的创新应用研究 注册编号注册编号QC2013-03-01 注册时间注册时间2013.03课题编号课题编号 小组类型小组类型创新型小组人数小组人数10 序序 号号 姓名姓名年龄年龄 文化文化 程度程度 组内职务组内职务岗位岗位/技术等级技术等级 TQC教育教育 时间时间(h) 组内分工组内分工 1郑雄伟34硕士组 长高级工程师60全面控制/方案设计 2刘 越36本科副组长高级工程师60协调负责 3丁伟47 硕士 技术负责高级工程师60技术指导/成果把关 4马志登38 硕士技术负责 高级工程师 60技术负责/方案设

6、计 5项宏敏40本科组 员工程师60现场负责 6徐曦28 硕士 组 员助理工程师60资料收集分析 7赵家伟31 本科 组 员工程师60资料收集分析 8李阳28本科组 员 助理工程师 60 现场监测 9朱征雁27 本科 组 员助理工程师60 现场管理 10黄浩然26硕士组 员助理工程师60 现场管理 制表：郑雄伟 时间：2013.03.25 2 课题选择 2.1问题的调查和提出问题的调查和提出 1）现场施工环境 工程区为滨海环境，多年平均高潮位值2.39m，多年平均低潮位值- 1.21m，平均潮位0.68m。围堰施工需在水下作业，传统土石围堰直接在 水下施工，通常直接坐落在覆盖层上，质量往往难以

7、保证质量往往难以保证。工程地点和 石料料场距离约15km，其中12km为统料回填的临时道路，并含约5km的 山路，运输条件将制约土石回填的施工进度运输条件将制约土石回填的施工进度。 对武汉钢铁（集团）公司，江苏顺力冷弯型钢实业有限公司、博克 斯有限公司等几家国内主要的钢板桩制造厂家进行咨询，钢板桩的形式 有普通槽钢、拉森钢板桩以及组合拉森钢板桩，长度 6m、9m、12m、15m，也可根据用户的要求，定尺加工，最大长度为 24m。各定型的钢板桩供应能力充足、材料供应基本不占用施工工期。 2）现场水文环境和地质环境 本工程场区水文环境较为复杂，受地形影响，海流的流向、流速差 异较大，海水交换剧烈，

8、因此滨海环境围堰生存环境类似洪水期间围堰 的部分特征。本小组收集了“2013年10月浙江德清河道新建堤岸垮塌”， “2013年8月姚江大堤坍塌”等工程案例，在流速高和风浪大的水环境 中，传统土石传统土石围堰易形成管涌、沉移、滑坡倒塌等灾害。 根据工程地质勘察报告，工程区地层上部为深厚软弱土层，该土层 为高含水量高压缩性低强度的软土，总厚度大于20米，工程地质条件差。 若使用传统土石传统土石围堰，须严格控制加荷速率，待地基承载力提高了，才 能往上加荷，因此施工的进度较慢，费用较高。施工的进度较慢，费用较高。 确确保保堤堤防防施施工工质质量量、 进进度度和和投投资资综综合合目目标标 土土石石围围堰

9、堰形形式式 钢钢板板桩桩围围堰堰形形式式 单单排排钢钢板板桩桩 锚锚拉拉钢钢板板桩桩 双双排排钢钢板板桩桩 术语解释 钢板桩：钢板桩：是由钢材制作而成的一种防护桩，其截面有直板形、槽形及Z形等，形状长而扁， 可用于低边坡、基坑等的防护。 3）工程工期和投资 根据项目规划文件、可行性研究及工程概算文件，围堰工程总工期 为680日历天，计划于2013年5月20日开始建设，并要求2015年3月31日 前建设完成，并开始围堰内避风港的施工。围堰工程总概算为1.02亿元. 4）问题地提出：从以上调查可以看出，工程地质和水文环境复杂， 围堰工程受后续避风港建设工程的制约，工期较短，使用寿命期较长， 且投资

10、预算有限。因此如何对传统的围堰类型进行创新应用，以解决本 工程在质量、工期和投资上的难题是迫切需要探索和解决的任务。是迫切需要探索和解决的任务。 2.2提出课题提出课题 综合工程质量、进度、投资的要求，结合本工程的复杂滨海环境的 特点，小组通过讨论提出了两个课题方案： 2.3确定课题确定课题 课题课题调查分析调查分析特点特点结论结论 优点：施工工艺简单，材料主要为回填土石， 可就地取材。 1、工艺特点：工艺特点：采用水下作业和候潮施工相结合的方法进行围堰主体填 筑，基础采用塑料排水板方式处理。 2、施工程序：施工程序：铺设涂面土工布碎石垫层插打排水板铺设8t/m土 工布镇压层抛石主堤抛石小坝抛

11、石石碴反滤层反滤土工布 土方闭气护坡结构防浪墙施工堤顶路面施工。 3、工程量：工程量：平均每100米材料用量（以涂面高程-4m断面计算）：碎 石垫层：6700m3、回填石方：45210m3，回填土方13820m3，回填石渣： 23250m3，排水板m。 4、进度进度：每100米施工工期：土石方回填约120天，排水板插打约20天， 考虑海潮和不利天气影响等影响，每100米工期约200天。 6、成本：成本：每100米成本分析：土石方583.8万元，排水板185.4万元，软 体排及其他508万元，合计每100米1277.2万元。 缺点： 1、土石围堰直接在水下施工，水下抛投的 堰坡受水下自然休止角的

12、控制，而且水下清 基困难，通常直接坐落在覆盖层上，质量往 往难以保证。 2、在水深流速和风浪大的围堰中，冲蚀严 重、边坡不稳定。 特别是在软土地基上的 围堰，加之潮涨潮落的水位变化，造成沉移、 滑坡倒塌，经常需要修补填筑。 3、围堰断面尺寸大，占地面积大，土石方 用量多。 4、施工工期长。 5、使用寿命短，寿命期一般为5年以下，不 宜做永久性建筑。 课题一：土石围堰课题一：土石围堰 形式形式 时间：2013.4 地点：院会议室 负责人：项宏敏 不不 采采 用用 优点： 1、施工工艺单一；2、施工快速； 3、造价低。 课题二：课题二： 钢板桩围 堰形式 单排钢 板桩围 堰 1、工艺特点：、工艺特

13、点：单排钢板桩围堰通过打桩机械插打单排的钢板桩，形成 挡水的围堰体。主要用于基坑外围的支护，堤防坡脚的防护等。 2、施工程序：、施工程序：导架安装设置打桩定位轴线打钢板桩安装围 檩。 3、工程量：工程量：平均每100米材料用量（以涂面高程-4m断面计算）：钢 板桩5084m。 5、进度：进度：每100米施工工期：钢板桩板插打约20天，每100米工期约工期约25 天。天。 6、成本：成本：每100米成本分析：钢板桩524.7万元，其他10万元，合计每 缺点：1、无法独立形成具有堤防结构的防 波堤，不能达到工程目的。2、专业施工队 伍较少。 不不 采采 用用 100米534.7万元。 时间：201

14、3.4 地点：院会议室 负责人：赵家玮 优点： 1、施工快速；2、造价低。 1、工艺特点：、工艺特点：锚拉钢板桩围堰主要在单排钢板桩基础上增加了锚拉结 构。主要用于基坑外围的支护，堤防坡脚的防护等。 2、施工程序：、施工程序：导架安装设置打桩定位轴线打钢板桩安装围 檩安装锚拉结构。 3、工程量：工程量：平均每100米材料用量（以涂面高程-4m断面计算）：钢 板桩5084m，锚拉结构20付。 5、进度：进度：每100米施工工期：钢板桩板插打约21天，搅拌桩施工工期 30天，土石方回填15天，考虑搅拌桩强度等影响，每100米工期约工期约90天。天。 6、成本：成本：每100米成本分析：钢板桩524

15、.7万元，其他30万元，合计每 100米554.7万元。 缺点：1、无法独立形成具有堤防结构的防 波堤，不能达到工程目的。2、在海洋环境 中难以找到合适的土锚安装位置。3、专业 施工队伍较少。 锚拉钢 板桩围 堰 时间：2013.4 地点：院会议室 负责人：马志登 不不 采采 用用 优点：1、施工较快。2、围堰体结构稳定， 挡护强度高。3、防冲蚀、防渗性好。4、围 堰体占地面积小。5、原材料用量少，符合 环保的原则。6、使用寿命较长，可达10年 左右，可用于永久建筑。 1、工艺特点：工艺特点：双排钢板桩围堰中以钢结构作为围堰体的支撑和辅助止 水部件；双排钢板桩、围檩拉杆结构及中间回填的土方形成

16、围堰的主 体结构。钢板桩定尺加工的最大长度为24m，而本工程钢板桩长度达 32米。 2、施工程序：施工程序：导架安装设置打桩定位轴线打钢板桩铺设 防渗土工膜、安装拉杆、安装围檩打设搅拌桩加固体回 填渣料石粉、围堰外侧海堤填筑。 3、工程量：工程量：平均每100米材料用量（以涂面高程-4m断面计算）：钢 板桩10168m，渣料石粉：10400m3，袋装土650m3，块石，1300m3，水 泥搅拌桩8852m3。 5、进度：进度：每100米施工工期：钢板桩板插打约21天，搅拌桩施工工期 30天，土石方回填15天，考虑搅拌桩强度等影响，每100米工期约工期约90天。天。 6、成本：成本：每100米成

17、本分析：钢板桩1049.4万元，其他182万元，合计 每100米1231.4万元。 缺点：1、施工工艺较为复杂。2、专业施工 队伍较少。 双排钢 板桩围 堰 时间：2013.4 地点：院会议室 负责人：郑雄伟 采采 用用 综上所述，经过多方考量和比较，必须对普通双排钢板桩进行创新优化，小组成员一致选择此次活动的课 题为：复杂滨海环境双排钢板桩围堰创新应用研究。复杂滨海环境双排钢板桩围堰创新应用研究。 3 活动计划 小组活动计划表小组活动计划表 2013年2季度2013年3季度2013年4季度2014年1季度 活动阶段 456789101112123 计划 选择课题 实际 计划 设定目标 实际

18、计划 提出方案 实际 计划 确定方案 实际 计划 P 制定对策 实际 计划 D对策实施 实际 计划 C效果检查 实际 计划 巩固措施 实际 计划 A 总结计划 实际 计划时间 实际时间 制表：朱征雁 时间： 2013.4 4 目标设定和可行性分析 质量目标分析：质量目标分析：控制钢板桩的实际内应力在允许应力范围内，避免 出现弯曲、倾覆等质量事故。 根据公路桥涵施工技术规范（JTG-T-F50），钢板桩的安全系安全系 数数 1.5。 K 其中：K安全系数， 允许应力，实际应力。 目标一：钢板桩的安全系数安全系数 K1.5。 工期、费用目标分析：工期、费用目标分析：工期和费用是一般工程实施的决定性

19、因素。 围堰施工方案工期越长，对现场围堤施工的影响越大，工期长方案的资 金成本和机会成本均大幅增加；而费用则影响方案的经济性。将各方案 的工期完成率与费用率相比即所谓的工期费用比，其值越大，说明方案 的可行性越高。根据相关规程规定效益费用比效益费用比(RBC)1.0的方案是可行 的。 其中工期完成率为规划文件批复的工期与各方案工期之比，其值越 高，说明工期越节省。费用率为各方案费用与规划文件批复的费用之比， 其值越高，说明费用越高。本课题设定效益费用比为各方案平均值，即 目标二：“效益费用比效益费用比(RBC)1.21”，计算见“围堰方案效益费用比 一览表”。 术语解释 效益费用比效益费用比(

20、RBC)：建设项目在计算期内效益流量的现值与费用流量的现值的 比率，是经济分析的辅助评价指标。 5 提出各种方案并确定最佳方案 5.1 方案的提出方案的提出 2013年8月15日8月20日，小组经咨询行业内类似环境的处置情况， 未发现有较为普遍和成熟的，可以直接使用和借鉴的方法。小组成员运 用“头脑风暴法”，提出了多种技术方案，并归纳整理如下： 缺点 优点 普通钢板桩 工艺成熟 有定型成 品，采购 便利 成本低 整体性能差 强涌潮期间变 形，坍塌风险大 工期短 管涌风险大 复杂地质条件 下，打桩时存在 弯曲变形风险 缺点 优点 拉森钢板桩 成本较低 工期短 强涌潮期间弯 曲、倾斜风险 较大 有

21、定型成 品，采购 便利 管涌风险大 复杂地质条件 下，打桩时存 在弯曲变形风 险 缺点 优点 组合钢板桩 抗各种变形 的能力强 整体稳定性 能好 成本高 焊缝为通长 钢板桩，可 采用埋弧自 动焊，焊接 速度快，质 量可靠 无定型成 品，需组装 焊接 缺点 优点 横向加筋钢板桩 抗各种变 形的能力 较强 整体稳定 性能较好 焊缝短，数量 多，适合手工 焊，焊接速度 慢，质量波动大 无定型成品，需 组装焊接 缺点 优点 竖向加筋钢板桩 抗各种变形的能力 较强 整体稳定性能较好 无定型成 品，需组装 焊接 焊缝为通长钢板 桩，可采用埋弧自 动焊，焊接速度 快，质量可靠 双排钢板桩应用研究 无成熟的工

22、艺方 案 无成熟的工 艺方案 5.2 各方案相应计算各方案相应计算 方案方案 分析分析 方案一、普通钢板桩方案方案一、普通钢板桩方案 施工原理施工原理 和工艺和工艺 原理：普通钢板桩的原材料主要为槽钢，通过大咬口法和平口法组合成 钢板桩墙，主要用于浅层基坑的临时支护。 示意图示意图 设计计算设计计算 1、安全系数计算 钢板桩内力计算可先确定钢板桩剪力为零的位置，然后计算该点的弯矩， 即钢板桩的最大弯矩。建立钢板桩受力模型，经计算钢板桩最大弯矩为 152.75kNm。 国内生产的最大槽钢规格为40C，查热轧型钢（GB T 706-2008）得 W=986cm3，=200MPa。 按照下列公式计算

23、，钢板桩内力为=154.92MPa。 W M max 安全系数=1.29 。 K 2、所需费用计算 每100米材料用量（以涂面高程-4m断面计算）：钢板桩15252m，渣料 石粉：10400m3，袋装土650m3，块石，1300m3。 每100米费用：钢板桩625.2万元，其他132万元，合计每100米757.2万元。 3、工期计算 根据施工工艺，每100米施工工期：钢板桩板插打21天，土石方回填15天， 其他工期15天，每100米总工期约51天。 负责人：马志登、赵家玮 2013.6 方案方案 分析分析 方案二、普通拉森钢板桩方案方案二、普通拉森钢板桩方案 施工原理施工原理 和工艺和工艺 原

24、理：根据钢板桩横截面形状和用途主要分为：U形、Z形、W形三种形 状钢板桩。U型钢板桩的应用比较普遍，而带止口（锁扣）的钢板桩称为 拉森钢板桩。每块U型板桩的两边的“U型突出”设计可以用来连锁相邻的 板桩。互锁结构可以（在板砖互锁时）形成一个水密结构从而增加斑状 结构的强度。它可广泛应用于围堰和泥土支撑（工程领域）。 示意图示意图 设计计算设计计算 1、安全系数计算 经计算，钢板桩最大弯矩为152.75kNm。 查热轧U 型钢板桩（GB/T 20933-2007）得W=1078cm3，=200MPa。 按照下列公式计算，钢板桩内力为=141.7MPa。 W M max 安全系数=1.41。 K

25、2、所需费用计算 每100米材料用量（以涂面高程-4m断面计算）：钢板桩10168m，渣料 石粉：10400m3，袋装土650m3，块石1300m3。 每100米费用：钢板桩1050万元，其他132万元，合计每100米1182万元 3、工期计算 根据施工工艺，每100米施工工期：钢板桩板插打30天，土石方回填15天， 其他工期15天，每100米工期约60天。 负责人：刘越、项宏敏 2013.6 方案方案 分析分析 方案三、组合钢板桩方案方案三、组合钢板桩方案 施工原理施工原理 原理：组合钢板桩是钢板桩和型钢不在大致整个全长固定地成为组合 梁式的构造，也能够将型钢相对于钢板桩配置在施加有土压力的

26、一侧 的组合钢板桩墙。组合钢板桩墙包括钢板桩主体及实质上接触于该钢 板桩主体的作为施加有土压力的一侧的一个侧面地沿着该钢板桩主体 的轴向配置的纵长的型钢。 示意图示意图 设计计算设计计算 1、安全系数计算 经计算，钢板桩最大弯矩为152.75kNm。 查钢板桩施工指南手册得W=2500cm3，=200MPa。 按照下列公式计算，钢板桩内力为=61.1MPa。 W M max 安全系数=3.27 K 2、所需费用计算 每100米材料用量（以涂面高程-4m断面计算）：钢板桩10168m，渣料 石粉：10400m3，袋装土650m3，块石1300m3。 每100米费用：钢板桩2100万元，其他132

27、万元，合计每100米2232万元。 3、工期计算 根据施工工艺，每100米施工工期：钢板桩组合焊接10天（埋弧自动焊） ，钢板桩板插打30天，土石方回填15天，其他工期15天，每100米工期 约70天。 负责人：丁伟、徐曦、朱征雁 2013.6 方案方案 分析分析 方案四、横向加筋钢板桩创新方案方案四、横向加筋钢板桩创新方案 施工原理施工原理 原理： 通过在“U”型拉森钢板桩上焊接横向加强筋的方法，提高钢 板桩整体的结构强度，达到增强钢板桩的抗弯曲应变能力的目标。 横向加筋钢板桩具有结构强度高的优点，但因横向加筋板数量多，单 块筋板小，不利于工厂自动焊接，焊接工期较长，焊接质量及应力变 形较大

28、。 示意图示意图 设计计算设计计算 1、安全系数计算 经计算，钢板桩最大弯矩为152.75kNm。 查热轧型钢（GB T 706-2008）=200MPa。 加筋板采用厚2cm、宽20cm的铁板，由于横向加筋钢板桩为非标准件， 由试验得钢板桩W=1328 cm3。 按照下列公式计算，钢板桩内力为=115.02MPa。 W M max 安全系数=1.74。 K 2、所需费用计算 每100米材料用量（以涂面高程-4m断面计算）：钢板桩10168m，渣料 石粉：10400m3，袋装土650m3，块石1300m3。 每100米费用：钢板桩1208.4万元，其他132万元，合计每100米1340.4万

29、元。 3、工期计算 根据施工工艺，每100米施工工期：钢板桩组合焊接60天（采用手工焊） ，钢板桩板插打约30天，土石方回填15天，其他工期15天，每100米工 期约120天。 负责人：马志登、赵家玮 2013.6 方案方案 分析分析 方案五、竖向加筋钢板桩创新方案方案五、竖向加筋钢板桩创新方案 施工原理施工原理 和工艺和工艺 原理：通过在“U”型拉森钢板桩上焊接竖向加强筋的方法，提高钢板 桩整体的结构强度，达到增强钢板桩的抗弯曲应变能力的目标。 竖向加筋钢板桩具有结构强度高的优点，并具备工厂自动焊接的条件， 焊接质量可靠。 示意图示意图 设计计算设计计算 1、安全系数计算 经计算，钢板桩最大

30、弯矩为152.75kNm。 查热轧型钢（GB T 706-2008）=200MPa。 加筋型钢采用12.6号普通热轧槽钢，由于竖向加筋钢板桩为非标准件， 由试验得钢板桩W=1507 cm3。 按照下列公式计算，钢板桩内力为=104.71MPa。 W M max 安全系数安全系数=1.91。 K 2、所需费用计算 每100米材料用量（以涂面高程-4m断面计算）：钢板桩10168m，渣料 石粉：10400m3，袋装土650m3，块石1300m3。 每100米费用：钢板桩1355.7万元，其他132万元，合计每100米1487.7万 元。 3、工期计算 根据施工工艺，每100米施工工期：钢板桩组合焊

31、接15天（埋弧自动焊） ，钢板桩板插打30天，土石方回填15天，其他工期15天，每100米工期 约75天。 负责人：郑雄伟、项宏敏 2013.6 5.3 围堰方案工期费用比围堰方案工期费用比 双排钢板桩围堰方案效益费用比一览表双排钢板桩围堰方案效益费用比一览表 方案名称 费用 （万元） 费用率 C (费用/批复 费用) 工期 （天） 工期率 B （批复工期/ 工期） 效益费用比 （工期率/费 用率） 普通钢板桩757.20.47511.673.52 拉森钢板桩11820.74601.421.92 原 有 方 案 组合钢板桩22321.40701.210.87 横向加筋钢 板桩 1340.40.

32、841200.710.85 创 新 方 案 竖向加筋钢 板桩 1487.70.93751.131.22 平均1.21 效益费用比计算公式：效益费用比=（B/C） B：工期率 C：费用率 其中B=B批复/Bi，Bi第i个方案的工期，B批复规划文件中批复的工 期。 C=Ci/C批复，Ci第i个方案的费用，C批复规划文件中批复的费 用。 5.4 方案的可行性分析及评估方案的可行性分析及评估 各方案可行性分析及评估一览表各方案可行性分析及评估一览表 方案方案 分析分析 方案一、普通钢板桩方案方案一、普通钢板桩方案方案二、拉森钢板桩方案方案二、拉森钢板桩方案方案三、组合钢板桩方案方案三、组合钢板桩方案方

33、案四、横向加筋钢板桩创新方案方案四、横向加筋钢板桩创新方案方案五、竖向加筋钢板桩创新方案方案五、竖向加筋钢板桩创新方案 可行性分析可行性分析 一览表一览表 1、槽钢供应厂家选择余地大，供应 可靠。 2、打桩过程中容易向各个方向倾斜， 单桩垂直度难以控制。 3、由于没有锁口，单根钢板桩桩基 本为独立结构，钢板桩墙易因局部 受力而失稳。 4、海潮易侵入钢板桩间隙内，对回 填土进行冲刷，形成管涌，造成围 堰失稳。 5、国产最大钢板桩型号为40C，单 根桩受材料限制，具有固定的力学 性能，复杂滨海环境下，在持续的 强涌潮中，极易因疲劳变形，安全 性能差。 6、每 100 米围堰工期约 51 天。 7、

34、每 100 米围堰费用约 757.2 万元。 1、拉森钢板桩具有锁口结构，通过 间隔布置的定位桩以及导向架，打 桩过程中的垂直度能得到有效控制。 2、钢板桩墙形成了整体结构，提高 了稳定和安全性能，提高了抗冲刷 能力。 3、单根桩受材料限制，具有固定的 力学性能。复杂滨海环境下，在持 续的强涌潮中，易因疲劳变形，安 全性能较差。 3、每 100 米围堰工期约 60 天。 4、每100米围堰费用约1182万元。 1、组合钢板桩具有锁口结构，通 过间隔布置的定位桩以及导向架， 打桩过程中的垂直度能得到有效控 制。 2、钢板桩墙形成了整体结构，提 高了稳定和安全性能，提高了抗冲 刷能力。 3、组合钢

35、板桩断面面积大，相同 外力作用下，内应力小，具有可靠 地抗变形能力。 4、组合钢板桩所用钢材料为拉森 钢板桩的 2 倍。 5、组合钢板桩的焊接可采用埋弧 自动焊，焊接速度快，质量可靠。 6、每 100 米围堰工期约 70 天。 7、每100米围堰费用为2232万元。 1、由于横向加筋钢板桩具有锁口结 构，通过间隔布置的定位桩以及导 向架，打桩过程中的垂直度能得到 有效控制。 2、钢板桩墙形成了整体结构，提高 了稳定和安全性能，提高了抗冲刷 能力。 3、横向筋板采用尺寸短小的钢板， 适合采用手工焊接，焊接的速度慢， 质量波动较大。 4、在加筋板的作用下，钢板桩的力 学性能得到了有效地提高，能满足

36、 复杂滨海环境下的受力要求。 5、每 100 米围堰工期约 120 天。 6、每100米围堰费用为1390.4万元。 1、由于竖向加筋钢板桩具有锁口 结构，通过间隔布置的定位桩以及 导向架，打桩过程中的垂直度能得 到有效控制。 2、钢板桩墙形成了整体结构，提 高了稳定和安全性能，提高了抗冲 刷能力。 3、竖向加筋钢板桩的焊接可采用 埋弧自动焊，焊接速度快，质量可 靠。 4、在加筋板的作用下，钢板桩的 力学性能得到了有效地提高，能满 足复杂滨海环境下的受力要求。 5、每 100 米围堰工期约 75 天。 6、每100米围堰费用为1487.7万元。 安全系数安全系数K1.291.413.271.7

37、41.91 效益费用比效益费用比3.521.920.870.851.22 优缺点分析优缺点分析 优点：工期短，施工成本低，效益 费用比高。 缺点：止水性能差，抗侧压力低， 抗弯稳定性不足以满足复杂滨海环 境的特殊要求。 优点：工期短，施工成本低，效益 费用比高。 缺点：抗弯稳定性不足以满足复杂 滨海环境的特殊要求。 优点：结构强度高，稳定性好，工 期短。 缺点：没有定型成品，增加了制作 工序；费用高，效益费用比低。 优点：结构强度高，稳定性较好。 缺点：没有定型成品，增加了制作 工序；横向加筋板数量多，单块筋 板小，焊接质量及应力变形较大； 工期长，效益费用比低。 优点：结构强度高，稳定性好；

38、工 期短；效益费用比较高。 缺点：没有定型成品，增加了制作 工序。 结论结论 在复杂滨海环境下，不能保证围堰 的安全可靠性能；施工工期短，费 用低。 在复杂滨海环境下，不能保证围堰 的安全可靠性能；施工工期短，费 用低。 在复杂滨海环境下，能保证围堰的 安全可靠；焊接简单，质量波动小， 施工工期短，但费用过高。 在复杂滨海环境下，能保证围堰的 安全可靠，但组焊较为复杂，容易 产生偏差；工程费用较低；施工工 期长。 在复杂滨海环境下，能保证围堰的 安全可靠；焊接简单，质量波动小， 施工工期短，工程费用较低。 制表：郑雄伟、刘越 时间：2013.7 通过上述一系列的分析和计算，小组确定了竖向加筋钢

39、板桩创新方案竖向加筋钢板桩创新方案为实施方案。 6 方案具体化并制定对策 （一）双排钢板桩围堰方案的具体分析 为实现复杂滨海环境的围堰设计，并提高效益费用比，关键控制点 在于： 1、钢板桩结构优化设计 2、钢板桩组合焊接优化 3、施工工法优化 4、做好后期的沉降位移观测工作 （二）针对以上关键控制点，小组成员进行认真细致地讨论分析， 研究解决问题的方案措施，并分工落实各自的任务，制定了如下对策表： 对 策 表 序 号 关键 控制点 对策目标采 取 措 施负责人 地点 完成 时间 1 钢板桩 结构优 化设计 缩短加筋槽 钢长度；锐 化钢板桩端 头 节约型钢 用材，减 少投资， 提高切土 能力 1

40、、钢板桩上端约3米和下 端约2米的部分不加设槽钢； 2、槽钢仅焊接于围堰内侧； 3、将钢板桩端头切削成三 角形。 郑雄伟 项宏敏 院会 议室 2013 .7.2 2 钢板桩 组合焊 接优化 选用可靠的 焊接方法； 采取预防和 消除应力措 施 提高加筋 钢板桩的 制作质量 1、钢板桩采用埋弧自动焊； 2、焊接前后做好钢板桩的 保温措施； 3、分层分段焊接、适时采 用锤击消除内应力。 丁 伟 朱征雁 徐 曦 院会 议室 2013 .7.15 3 施工工 法优化 采取措施准 确定位钢板 桩，采取减 小打桩过程 中钢板桩摆 动的措施 减小单桩 偏移，提 高单桩垂 直度，单 桩总锤击 数小于 1500

41、1、每50米间隔设置一根导 向桩，并安装导向架； 2、钢板桩的下部束上足够 的绳子，以确保其在吊装 时不会剧烈晃动； 3、先静压后锤击插打钢板 桩，插打过程中监测钢板 桩垂直度，随时准备调整； 马志登 赵家玮 工程 现场 2013 .7.20 7 方案实施过程 目标目标节约型钢用材，减少工程投资；提高切土能力。 实施过程实施过程 钢板桩上端约4米和下端约3米的部分不焊接槽钢；钢板桩端头被制 作成三角形。 根据钢板桩计算模型，对单根桩进行受力分析，钢板桩两端的弯 矩较小，原拉森钢板桩强度能符合要求，钢板桩上端约4米和下端约3米 的部分不需要增加槽钢。 由于钢板桩打入的土层深厚，且土层内可能含有孤

42、石，将钢板桩端 头制作成三角形将有利于减小入土阻力及挤开孤石，进而减少钢板桩 单桩总锤击数，避免因疲劳而降低强度。 4、钢板桩锁口位置添加润 滑油脂。 4 做好后 期的监 测维护 工作 设置监测点， 定期对围堰 位移和沉降 进行监测； 采取纠偏或 控制变形措 施 确保围堰 安全和稳 定 1、在钢板桩上每200米间 隔布置一个位移和沉降监 测点，每周进行钢板桩监 测。 2、位移超过10cm则在位移 背部抛投块石处理，位移 超过20cm，则考虑在位移 区域围堰的中部打设加强 钢板桩墙； 3、沉降超过30cm则进行补 填。 刘越 李阳 黄浩然 工程 现场 2013 .7.28 制表：刘越 时间： 2

43、013.7 实施一：钢板桩结构优化设计实施一：钢板桩结构优化设计 目标检查目标检查 每100米围堰节约12.6号槽钢93.7吨，节约总费用107.5万元；钢板桩端头 已锐化，切土能力得到了提高。 负责人：郑雄伟、项宏敏 时间： 2013.8 钢板桩两端不加筋钢板桩两端不加筋 钢板桩端头制作成三角钢板桩端头制作成三角 目标目标提高加筋钢板桩的制作质量 实施过程实施过程 钢板桩采用埋弧自动焊；焊接前后做好钢板桩的保温措施；分层 分段焊接；焊缝首尾端易产生应力集中，均采取锤击法消除了内应力。 钢板桩数量多，焊接工程量大，如果采用手工焊接，容易产生质 量波动，而埋弧自动焊克服了人工偏差的因素，提高了焊

44、接质量，大 大加快了焊接的施工进度。 实施二：钢板桩组合焊接优化实施二：钢板桩组合焊接优化 目标检查目标检查 钢板桩焊后用2m长锁口样板能顺利通过全长，实测扰度值小于1%，符 合规范要求，未发生有害变形；通过射线和超声波无损探伤检测， 焊缝合格率均达到了100%。 负责人：丁伟、朱征雁、徐 曦 时间：2013.9 钢板桩由供货厂家批量制作钢板桩由供货厂家批量制作 目标目标减小单桩偏移，提高单桩垂直度，单桩总锤击数小于1500 实施过程实施过程 1、每50米间隔设置一根导向桩，并安装导向架； 2、钢板桩的下部束上足够的绳子，以确保其在吊装时不会剧烈晃动； 3、先静压后锤击插打钢板桩，插打过程中监

45、测钢板桩垂直度，随时准 备调整； 4、钢板桩锁口位置添加润滑油脂。 实施三：施工工法优化实施三：施工工法优化 目标检查目标检查 利用经纬仪、铅锤线、测斜仪等对钢板桩偏差情况进行测量，钢板桩垂直度均小于 1%，符合规范要求。对打桩锤击次数进行计数，单桩总锤击数基本处于800次到1200 次之间，满足既定小于1500次的目标。100米围堰施工总工期可缩短2天。 负责人：马志登、赵家玮 时间：2013.10 钢板桩安装导向架兼做人走平台钢板桩安装导向架兼做人走平台 钢板桩端部用绳索牵引 钢板桩锁口铲泥及涂刷润滑油脂 钢 板 桩 施 工 图 一 钢 板 桩 施 工 图 二 成 形 钢 板 桩 墙 二

46、成 形 钢 板 桩 墙 二 近景图近景图 远景图远景图 目标目标确保围堰安全和稳定 实施过程实施过程 1、在钢板桩上每200米间隔布置一个位移和沉降监测点，每周进行钢板 桩监测。 2、位移超过10cm则在位移背部抛投块石处理，位移超过20cm，则考虑 在位移区域围堰的中部打设加强钢板桩墙； 3、沉降超过30cm则进行补填。 目标检查目标检查 2014年2月15日，围堰位移沉降测量值最大分别为2cm和5cm，围堰安全 稳定。 负责人：刘越、李阳、黄浩然 时间：2013.12 实施四：做好后期的监测维护工作实施四：做好后期的监测维护工作 8检查阶段(C) 8.1 目标值实现情况目标值实现情况 20

47、14年2月10日，本工程已完成350米围堰的施工，小组成员对钢板 桩施工过程总结如下： 在实际打桩过程中，通过观察和测量，钢板桩未出现锁口脱开、单 桩变形、垂直度发生较大偏差等治疗情况，双排桩间完成填土后，用经 纬仪对外侧钢板桩的位置进行测量，偏移最大值1.5”的目标要求。 K 本次已完成的围堰施工过程中，每100米围堰实际材料用量：钢板 桩1468.5T，渣料石粉：10400m3，袋装土650m3，块石1300m3。 每100米围堰费用：钢板桩1248.2万元，其他132万元，合计每100米 1380.2万元。 双排钢板桩围堰方案效益费用比计算表双排钢板桩围堰方案效益费用比计算表 方案名称

48、费用 （万元） 费用率 C (费用/批 复费用) 工期 （天） 工期率 B （批复工期/ 工期） 效益费用比 （工期率/费 用率） 普通钢板桩757.20.47511.673.52 拉森钢板桩1182.00.74601.421.92 原 有 方 案 组合钢板桩2232.01.40701.210.87 横向加筋钢板桩1340.40.841200.710.85 竖向加筋钢板桩1487.70.93751.131.22 创 新 方 案 实际竖向加筋钢 板桩 1380.20.86731.161.35 制表：徐曦 时间： 竖向加筋钢板桩围堰实施效益费用比为1.351.21(目标值)，达到目达到目 标标！ 2014年2月20日由浙江省水电设计院组织专家对“竖向加筋钢板桩竖向加筋钢板桩 围堰围堰”进行自检，专家一致认为该创新围堰安全稳定性好，并具有良好 的可施工性，符合在复杂滨海环境围堰工程中推广应用的条件。 8.2 社会效益和经济效益社会效益和经济效益 随着十二五规划的出炉，海洋经济越来越