钢板桩加固河堤的技术

百科 2025-01-06 15:49 上海

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▍摘要

为满足因洪水灾害频发而对坚固河堤的需求，日本制铁公司正在进行旨在应用钢板桩双层墙的研究和开发。这种结构已用于护岸和沿海堤坝，具有很高的抗渗性和抗震性。如果要应用于河堤，除了这些性能外，该结构还必须能够长期承受水的冲刷。

▍引言‍‍

日本在1976年颁布的《全国河道管理设施构筑物条例》第十九条规定：“筑堤应当利用堤坝建造”。有一条规定，大堤内除了土壤外不得有任何东西，这就是所谓的“土堤原则”。

然而，不言而喻的是，含水土会变脆，河水上涨导致溢流、渗漏、冲刷，堤体强度下降，导致崩塌。

漫顶破坏‍‍‍

浸透破坏

侵蚀破坏

近年来，暴雨强度明显增加。2015年关东和东北地区的暴雨、2017年九州北部的暴雨以及2018年日本西部的暴雨，在日本各地造成了大范围的洪涝灾害。

在2019年第19号台风中，以日本东部为主的大范围地区同时发生了河水泛滥，造成142处河堤被冲垮。在这种水灾频发、愈演愈烈的背景下，日本政府一直在推动顽强河堤的开发。

主要原则是通过改善防洪设施，如水坝和防洪库区，以及加固堤坝，尽可能降低洪水期的河流水位。

▍钢板桩补强技术

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▍双排钢板桩技术开发

钢板桩双层墙是指将两排钢板桩(包括钢管钢板桩)浇筑成墙状，头部用衬里材料连接，钢板桩壁之间施加地基材料等中填材料(以下简称芯部)。表1显示了本结构的应用领域和设计手册的维护情况。本结构的基本结构和设计方法是作为钢板桩双层式临时截止结构构建的。临时截止结构在堤坝决堤时使用应急储备钢板桩应急施工，直到本设堤坝修复为止，作为临时结构使用。临时截止结构的堤坝高度必须高于现有堤坝,在不发生溢水的范围内的计划高水位时具有结构稳定性,在平水位状态下,地震时必须保持稳定性。

▍钢板桩双重墙体结构的补强技术特点

通过在堤坝内部植入钢板桩，并深入承载地层，构筑并形成坚固的核心构造。

依靠核心部位，保持堤坝高度，预防重要位置溃塌
发生洪水/地震时，可以承受各种外力影响
直线方向上的连续结构
可以进行使用年限的寿命设计
能兼顾景观和自然环境
无需新征用地，节省空间施工
在短工期内实现高质量的补强

▍岩手县折笠川水闸双排钢板桩围堰经受海啸考验

2010年8月8日（施工中）

2011年4月1日（日本311地震、海啸后）

折笠河河口附近修建折笠川水闸的钢板桩双层围堰经受住海啸并保持完好的构筑物。钢板桩双围堰深深扎根于地下，具有能抵御地震和海啸的结构。如果这是堤坝或海堤，即使海浪滔天，也不会倒塌，即使发生灾害后也能保持防灾功能。

正在施工的防潮闸门安然无恙，而折笠地区却因灾难而满目疮痍。

尽管是临时结构，钢板桩双围堰仍能承受地震和海啸。

双排钢板桩断面图

▍案例1・高知海岸堤防改善工程

由于“土堤原则”禁止这种结构，因此尚未在河堤上使用，但在高知海岸堤防改善工程的某些部分中采用了这种结构。

▍案例2・东浦海岸高潮対策工事

打入钢板桩以加固现有护岸老化并防止液化。项目长度247.3m，共打设钢板桩666根(双排钢板桩护岸长度245.3m)钢板桩长度18.0ｍ～21.5m。

标准断面图

▍总结

作为应对漫顶的“有韧性的河堤”，推进在海岸堤防等已有成就的双排钢板桩墙的技术整备。

可抵御渗流、液化和溢流的共同作用、可有效拦截渗水，防止灾难性决堤、双钢板桩堤坝加固技术 "可作为一种综合对策。

内容资料来源：日本钢铁联盟、日本制铁，日本技研、日本钢管桩・钢板桩技术协会‍

翻译、整理：项敏

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