U形預(yù)應(yīng)力混凝土板樁在錢塘江堤防工程中的應(yīng)用

徐 斌，范柯杰，郭洪林

(浙江江南春建設(shè)集團(tuán)有限公司，杭州 311243)

U形預(yù)應(yīng)力混凝土板樁在錢塘江堤防工程中的應(yīng)用

徐 斌，范柯杰，郭洪林

(浙江江南春建設(shè)集團(tuán)有限公司，杭州 311243)

U形預(yù)應(yīng)力混凝土板樁在錢塘江堤防中的成功應(yīng)用，使得這一新型產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域得到了拓寬，并達(dá)到了節(jié)能、施工速度快、外觀質(zhì)量高的施工效果。本文介紹了具體的施工工藝、沉樁施工方法，以及質(zhì)量和安全控制措施。

U形預(yù)應(yīng)力混凝土板樁;錢塘江堤防;施工工藝;質(zhì)量控制

1 工程概況

上虞市世紀(jì)新丘治江圍涂工程位于錢塘江河口尖山河段南岸上虞岸段，是錢塘江河口尖山河段整治工程的組成部分。工程等別為Ⅱ等，臨江海堤建筑物級別為1級。治江圍涂工程一期Ⅰ標(biāo)范圍：工程堤線上游起自擬建虞北漁港東側(cè) K5+154，至樁號 K8+265.57止，全長3110.18m。

堤腳防沖采用U－CS－450－12先張法U形預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板樁垂直防沖，先張法U形預(yù)應(yīng)力混凝土板樁由高強混凝土制成并具有大體上為U形的橫截面。

結(jié)構(gòu)受力上其具有高抗彎、高抗剪性能，還具有一定的承重功能。另外，兩邊的連接部相當(dāng)于一個扣合板，接頭拼接后中間可以留有空隙，這個中間的空隙可以填入一些漿體材料或者其他聯(lián)結(jié)材料，保證止水效果和連接強度。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

本區(qū)大地構(gòu)造隸屬于揚子準(zhǔn)地臺錢江臺裙帶，余杭～嘉興臺陷的東南部。主要由江山～紹興大斷裂、常山～漓諸大斷裂、昌化～普陀大斷裂、孝豐～三門灣等一系列大斷裂帶組成。

2.2 C域地震構(gòu)造及地震

本區(qū)地震強度弱，且新構(gòu)造運動不明顯，構(gòu)造活動十分微弱，其區(qū)域穩(wěn)定性較好，地震基本烈度為VI度，地震峰動加速度值為0.05kg。

2.3 地基土層劃分

勘察查明，在鉆探所達(dá)深度范圍內(nèi)，按成因類型、土質(zhì)特征、物理力學(xué)性質(zhì)特征等，共分為三個工程地質(zhì)層，七個工程地質(zhì)亞層，自上而下依次為：①－0層：塘身填土;①－1層：黏質(zhì)粉土;①－2層：粉土夾粉砂;②層：粉砂夾粉土;③－1層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土;③－2層：粉砂夾粉質(zhì)黏土;③－3層：粉質(zhì)黏土夾粉土。

綜合各地層的埋藏深度、分布規(guī)律及物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，結(jié)合本工程實際情況，工程場址評價如下：

①－0層塘身填土，人工堆填，中壓縮性，強度中等，性質(zhì)尚可;①－1層黏質(zhì)粉土，中壓縮性，強度中等，性質(zhì)尚可;①－2層粉土夾粉砂，中壓縮性，強度較高，性質(zhì)較好;②層粉砂夾粉土，中壓縮性，強度較高，性質(zhì)較好;③－1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土，高壓縮性，強度低，性質(zhì)差，該層為堤基強度及變形控制的土層;③－2層粉質(zhì)土，中～高壓縮性，強度低，性質(zhì)差。

3 施工工藝

擬選用履帶吊配合振動錘施工，施工工藝如下：

3.1 板樁的定制采購、起吊運輸、振沖沉設(shè)

3.1.1 定制采購

a.擬采用板樁為U形斷面，寬度為1020mm，截面腹高為450mm，樁長為12m。板樁兩側(cè)設(shè)有可以咬合的凸凹槽，這樣在板樁振沖過程中可以有效保證板樁墻面的直線度;同時板樁側(cè)面凸處設(shè)置橡膠止水條，可以有效保證板樁之間的緊密性，達(dá)到很好的防滲效果。對于保證錢塘江堤防的堤腳防沖起到了常規(guī)普通板樁很難達(dá)到的防止土體流失的效果。

b.板樁由生產(chǎn)廠家在工廠預(yù)制完成，經(jīng)過高壓蒸養(yǎng)達(dá)到設(shè)計要求強度并負(fù)責(zé)運至施工現(xiàn)場，施工方和相關(guān)單位一起按設(shè)計要求進(jìn)行外觀檢查驗收，驗收合格并達(dá)到設(shè)計強度后方可施工(見表1)。

表1 U形預(yù)應(yīng)力板樁制作允許偏差

3.1.2 起吊運輸

板樁的吊點必須按設(shè)計要求進(jìn)行制作安裝，板樁運輸過程中的擱置點必須在吊點位置，多層堆放時應(yīng)采用多支墊均勻堆放，各層支墊位置在同一垂直線上，層高不得超過四層。強度達(dá)到70%時方可進(jìn)行預(yù)制廠內(nèi)水平吊運，外運時板樁強度不得低于90%，振沖施工時板樁必須達(dá)到100%強度。

3.1.3 振沖沉設(shè)

a.選擇機(jī)械性能分析：電動振動錘具有結(jié)構(gòu)合理、有較大的沖擊能力、工作效率高的特點。振動錘在打樁時，砂層受振動，力學(xué)性能會明顯下降，可有效地降低沉樁阻力。

b.U形板樁主要采用振動沉樁，配備DZJ135型靜力偏心振動錘沉樁。必要時可以根據(jù)工程實際地質(zhì)情況通過板樁預(yù)留孔采用輔助水力沖沉。

3.2 沉樁工藝

沉樁工藝流程見圖1。

圖1 沉樁工藝流程

4 沉樁施工方法

在沉樁前必須做好設(shè)計及施工技術(shù)交底。安排好沉樁順序。沉樁按照《板樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》、《港口工程樁基規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

4.1 測量放樣

首先對業(yè)主提供的高程和平面控制點進(jìn)行復(fù)核確認(rèn)并報監(jiān)理審核，然后根據(jù)工程實際需要設(shè)置施工控制點，控制點數(shù)量要滿足施工要求，同時做好引樁保護(hù)工作。對于板樁沉設(shè)按設(shè)計進(jìn)行放線標(biāo)記，用以指導(dǎo)施工方位和高程控制。

4.2 施工準(zhǔn)備工作

施工前首先進(jìn)行場地平整，達(dá)到施工基面平整度要求，保證重型機(jī)械設(shè)備的操作和安全要求。

4.3 板樁定位

整體板樁沉設(shè)線型由測量進(jìn)行放線控制，具體施工時采用定位導(dǎo)向架控制每一個施工段的線型。定位導(dǎo)向架由后面已沉設(shè)的板樁和前面的鋼立柱進(jìn)行定位，以防止振沖過程中定位導(dǎo)向架自身移位。定位導(dǎo)向架中間寬度用來控制板樁橫向移位，板樁縱向移位由定位導(dǎo)向架上面的手動葫蘆緊固器配合上部振沖錘的夾緊器和板樁自身的凸凹槽進(jìn)行振沖過程中的板樁姿態(tài)控制(見圖2)。

圖2 板樁沉設(shè)定位

4.4 振沖沖水沉設(shè)

預(yù)應(yīng)力U形板樁作為錢塘江堤防工程中堤腳防沖設(shè)施，板樁之間的接觸緊密防沖是工程的關(guān)鍵之所在。因此板樁振沖沖水沉設(shè)過程中的板樁姿態(tài)控制是關(guān)鍵。

板樁沉設(shè)控制主要是板樁平面直線度、豎向垂直度、高程及板樁之間的縫隙控制。根據(jù)定位導(dǎo)向架控制板樁初始定位，振沖沖水沉設(shè)過程中由于樁尖、葫蘆緊固器、振沖錘夾緊器會出現(xiàn)重心偏離現(xiàn)象，因此振沖時應(yīng)均勻緩慢進(jìn)行，同時對上述控制板樁振沖沉設(shè)的指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，出現(xiàn)偏差應(yīng)及時查找原因進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，從而使板樁整體的平面直線度、豎向垂直度及板樁之間接觸緊密，滿足板樁設(shè)計沉設(shè)要求。

5 板樁沉樁質(zhì)量控制

設(shè)計板樁沉放允許偏差見表2。

表2 設(shè)計板樁沉放允許偏差

板樁沉放質(zhì)量與工程實際地質(zhì)情況和施工中的具體操作有關(guān)。整體板樁沉放質(zhì)量來源于個體板樁質(zhì)量控制，個體板樁之間通過凸凹槽連接形成整體，前面施工板樁質(zhì)量控制對緊鄰板樁質(zhì)量有很大制約和影響，因此對于每個板樁施工中的姿態(tài)控制(包括垂直度、直線度及板間縫隙)要根據(jù)實際地質(zhì)條件采取相應(yīng)的措施進(jìn)行，施工中的動態(tài)監(jiān)測尤其重要。須發(fā)現(xiàn)問題，分析原因，采取措施。

在施打過程中，具體質(zhì)量控制措施如下：

a.施打前，確保預(yù)制樁的強度和齡期滿足設(shè)計和規(guī)范要求。

b.試樁期間，及時分析調(diào)整工藝，并對過程進(jìn)行詳細(xì)記錄。

c.平面軸線控制：打樁前進(jìn)行設(shè)計板樁的軸線復(fù)核，板樁軸線偏差應(yīng)控制在20mm以內(nèi)。整體板樁設(shè)計軸線控制由全站儀根據(jù)布設(shè)的施工控制點完成，第一根板樁的定位尤其重要，一定要確保滿足設(shè)計要求。

d.豎向垂直度控制：分別在板樁縱向和橫向采用兩臺J2經(jīng)緯儀進(jìn)行樁身垂直度測量控制。打樁開始至入土層1m左右定位后，要對板樁姿態(tài)進(jìn)行復(fù)核，允許偏差，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。樁體姿態(tài)超出設(shè)計要求時，應(yīng)將樁拔出，二次重新沉設(shè)。

e.高程控制：樁尖位于軟土?xí)r，以樁尖達(dá)到設(shè)計標(biāo)高為符合要求，樁頂允許偏差應(yīng)控制在 －50，+100mm范圍。板樁振沖接近設(shè)計高程時，相應(yīng)調(diào)整振動錘的工作參數(shù)來控制震動的頻率及力度，達(dá)到輕、慢、穩(wěn)的要求，避免出現(xiàn)高程偏高和偏低現(xiàn)象。

6 沉樁作業(yè)的安全控制

a.施工前首先對工程機(jī)械設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的各項安全調(diào)試和試驗，保證機(jī)械設(shè)備性能滿足施工要求并通過聯(lián)合驗收。

b.在安裝鋼圍檁、吊樁、吊振動錘、移動履帶吊時，吊車吊臂及振動錘下方嚴(yán)禁站人。

c.高處作業(yè)人員應(yīng)佩戴安全帶，水上作業(yè)應(yīng)穿好救生衣。

d.沉樁過程中，起重指揮信號規(guī)范、清晰，安全員現(xiàn)場監(jiān)督。

e.大風(fēng)天氣嚴(yán)禁施工，振動錘放至平整堅實的地面上。

7 結(jié)語

U形預(yù)應(yīng)力混凝土板樁作為新型產(chǎn)品在錢塘江堤防中的成功實施，達(dá)到了節(jié)能、高效、外觀質(zhì)量好等多重優(yōu)點，為以后在涌潮地段堤防工程中的普及和推廣應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

Application of U-shaped Pre-stressed Concrete Sheet Piles in Qiantangjiang River Embankment Project

XU Bin，F(xiàn)AN Ke-jie，GUO Hong-lin
(Zhejiang Jiangnanchun Construction Group Co．，Ltd．，Hangzhou311243，China)

Successful application of U-shaped pre-stressed concrete sheet piles in Qiantangjiang River embankment widens the application field of the novel product．It reaches the construction effects of energy-saving，rapid construction speed and high appearance quality．The paper describes the specific construction techniques，pile penetration construction methods as well as quality and safety control measures．

U-shaped pre-stressed concrete sheet piles;Qiantangjiang River embankment;construction technology;quality control

TV431

B

1005-4774(2013)08-0016-03