U型混凝土板樁施工管理

李洪添

（中山市中順大圍工程管理處 中山市 528400）

U型混凝土板樁施工管理

李洪添

（中山市中順大圍工程管理處 中山市 528400）

文章介紹了U型混凝土板樁的結(jié)構(gòu)特點，并以中山市阜沙鎮(zhèn)鴉雀尾水利樞紐工程為工程實例，主要探討了U型混凝土板樁作為支護樁在沉樁過程中的施工工藝原理、施工工藝流程、施工質(zhì)量控制要點、施工安全管理等內(nèi)容。

U型混凝土板樁 施工管理 沉樁

1 U型混凝土板樁結(jié)構(gòu)特點

U型混凝土板樁是一種橫截面為類似U型的新型預(yù)應(yīng)力混凝土基礎(chǔ)圍護擋土樁構(gòu)件， 主要是為了承受擋土支護的水平載荷以及基坑防滲等，保證基坑作業(yè)安全。 目前在中山市水利建設(shè)市場上，一般使用鉆孔灌注樁、鋼板樁、普通混凝土平板樁、地下連續(xù)墻等擋土護坡材料， 與這些傳統(tǒng)的擋土護坡材料相比，U型混凝土板樁具有更優(yōu)的力學(xué)性能：基于其類似U型的截面形式，U型混凝土板樁能很好地抵抗彎曲正應(yīng)力，具有較高的抗彎截面系數(shù)；而與混凝土管樁等一般承受豎向荷載的預(yù)應(yīng)力混凝土材料相比，U型混凝土板樁又能很好地抵抗剪切破壞，具有更優(yōu)的抗剪強度。由于U型混凝土板樁以上優(yōu)良的力學(xué)性能，在水利工程建設(shè)施工中，其所形成的連續(xù)可靠U型混凝土板樁墻體對于承受擋土支護的水平荷載更為合適。另一方面，相比于同等混凝土使用量的其他樁體，U型混凝土板樁的U型截面設(shè)計，使樁體混凝土用量進一步節(jié)約，樁體進一步減輕，沉樁作業(yè)時樁端阻力進一步減少，施工方便，工期縮短。

U型混凝土板樁的新型結(jié)構(gòu)特點， 使其具有了力學(xué)性能優(yōu)、擋土面積大、施工速度快、經(jīng)濟效益好、成樁效果美、施工工期短等多種施工優(yōu)勢，十分值得在水利工程以及各類建設(shè)工程中推廣使用。

U型混凝土板樁的沉樁施工方法一般有高頻振動成型、高壓水沖成型、引孔輔助成型以及多種方法聯(lián)合使用等， 先進的施工方法使其廣泛適用于各類復(fù)雜水文條件、地質(zhì)條件以及施工環(huán)境，而相比于靜壓、振動、錘擊等傳統(tǒng)預(yù)制混凝土樁型的沉樁方法，U型混凝土板樁沉樁過程安全可靠、 沉樁質(zhì)量效果良好，沉樁外形統(tǒng)一美觀，因此，在中山市阜沙鎮(zhèn)鴉雀尾水利樞紐工程中的船閘部分與水閘部分均使用了大量U型混凝土板樁（型號U-CS-450-I-10）作為防滲樁以及基坑擋土支護樁，并使用了PC400型液壓振動錘進行沉樁施工。U型混凝土板樁的橫截面形狀以及施工現(xiàn)場實體樁型圖見圖1和圖2。

圖1 U型混凝土板樁橫截面

圖2 U型混凝土板樁現(xiàn)場實體樁型

2 U型混凝土板樁沉樁過程施工管理

結(jié)合上述U型混凝土板樁的結(jié)構(gòu)特點，現(xiàn)以中山市阜沙鎮(zhèn)鴉雀尾水利樞紐工程為工程實例， 對U型混凝土板樁在沉樁過程中的施工質(zhì)量控制與施工安全管理等方面的注意事項進行詳細論述。

2.1 施工工藝原理

由圖1可知，U型混凝土板樁的兩側(cè)設(shè)計成凹凸榫，這樣相互嵌合的結(jié)構(gòu)既有利于U型混凝土板樁整齊聯(lián)排地打入地基,也有利于各U型混凝土板樁之間緊密可靠結(jié)合。 凸榫上預(yù)埋安裝有彈性止水橡膠，能滿足一般水利工程的止水密封要求，若有更高要求，也可再注漿密封。U型混凝土板樁樁端凸榫側(cè)被削成斜角， 其沉樁過程的施工工藝原理就是通過后施打的板樁凸榫側(cè)斜角， 與前根已施打的板樁凹榫側(cè)相互對準嵌合并垂直插入，在沉樁過程中，由地基反力對凸榫側(cè)的斜面產(chǎn)生向上的擠壓力， 擠壓凹凸榫之間的相對面， 使各U型混凝土板樁穩(wěn)定、緊密、可靠的連接成整體。

2.2 施工工藝流程

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件以及現(xiàn)場施工環(huán)境， 中山市阜沙鎮(zhèn)鴉雀尾水利樞紐工程選用了PC400型液壓振動錘、履帶式長臂起重機、型鋼導(dǎo)向架等施工機具進行U型混凝土板樁的沉樁施工，施工前，振動錘功率及頻率大小、起重機吊裝參數(shù)、鋼絲型號等各類參數(shù)應(yīng)先根據(jù)工程地質(zhì)條件、 工程施工環(huán)境以及板樁型號等綜合選用。U型混凝土板樁沉樁時，各工序應(yīng)連續(xù)可靠進行，其工藝流程如圖3所示。

圖3 板樁沉樁施工流程圖

2.3 U型混凝土板樁沉樁施工質(zhì)量控制要點

U型混凝土板樁沉樁施工前， 相關(guān)單位必須做好設(shè)計及施工技術(shù)交底，安排好沉樁施工順序，并把握好以下幾點質(zhì)量控制要點。

（1）編制施工組織設(shè)計。U型混凝土板樁沉樁施工前，應(yīng)根據(jù)施工區(qū)域的地質(zhì)條件、自然條件、周圍環(huán)境及施工進度計劃、工程技術(shù)經(jīng)濟、環(huán)境保護等要求，編制施工組織設(shè)計并經(jīng)審核批準。在進行振動沉樁施工方案編寫時，應(yīng)根據(jù)施工要求、樁型大小和工程地質(zhì)條件等計算沉樁阻力或校核板樁強度，以選擇合適的振動錘和輔助沉樁設(shè)備。

（2） 測量放線。 由圖3沉樁施工流程圖可知，U型混凝土板樁在沉樁施工前，應(yīng)首先進行排樁中心線的測量定位，以便確定每根板樁的中心點以及型鋼導(dǎo)向架的架設(shè)位置，因此，施工單位在真正沉樁前應(yīng)根據(jù)建設(shè)單位提供的施工測量控制點、現(xiàn)場周邊環(huán)境、設(shè)計工程圖紙等資料做好測量放線工作，并經(jīng)建設(shè)、監(jiān)理等有關(guān)單位現(xiàn)場人員復(fù)核驗收后方可進行沉樁施工。

為了保證樁位位置準確和樁頂標高符合設(shè)計要求， 施工單位現(xiàn)場測量人員應(yīng)認真記錄各個樁位中心點以及對應(yīng)的樁頂水平標高， 施工過程要隨時復(fù)核樁位位置，以免發(fā)生偏樁情況。

（3） 板樁進場質(zhì)量驗收。U型混凝土板樁進場時，監(jiān)理單位應(yīng)組織相關(guān)單位對板樁外觀質(zhì)量及尺寸偏差等進行現(xiàn)場質(zhì)量驗收，驗收范圍應(yīng)包括整批板樁原材，驗收工作應(yīng)仔細進行，認真檢查連接鎖口處是否有異物、橡膠止水條是否有破損、表面質(zhì)量是否完好、吊點位置是否開裂、鋼筋尺寸是否符合等，若發(fā)現(xiàn)有損壞或其他不符合情況，應(yīng)禁止使用或及時修復(fù)后使用。

U型混凝土板樁的抗彎試驗和檢驗規(guī)則應(yīng)按照相關(guān)的企業(yè)標準執(zhí)行，并在驗收現(xiàn)場提供以下資料：廠家資質(zhì)證明文件、出廠合格證、水泥等原材質(zhì)量檢測報告、預(yù)應(yīng)力鋼筋力學(xué)性能報告、混凝土試塊強度報告、抗彎抗剪強度報告等。

（4） 板樁現(xiàn)場堆放、吊運。 在施工現(xiàn)場，U 型混凝土板樁應(yīng)堆放于指定安全區(qū)域， 堆放場地周邊應(yīng)做好圍蔽，場地應(yīng)盡量平整硬化并有相應(yīng)的排水措施、保護碰傷措施等。 為了防止滑移，U型混凝土板樁的堆放層數(shù)一般不應(yīng)超過3層。

U型混凝土板樁在吊裝前， 應(yīng)編制相應(yīng)的專項吊裝方案并經(jīng)審核批準。 運輸、搬運及堆放前，應(yīng)重點校核板樁強度、起重機載重量、基礎(chǔ)承載力、吊點位置、振動錘夾持器夾持力等參數(shù)是否符合要求，盡量做到輕起輕放、安全平穩(wěn)，嚴禁對板樁“拋、碰、滾”。

（5） 板樁沉樁過程質(zhì)量管理。由于U型混凝土板樁是剛性體， 由軸線方向的凹凸榫錨固相連形成一堵連續(xù)地下墻體，因此，每根U型混凝土板樁的垂直度與穩(wěn)定性就顯得十分關(guān)鍵。

沉樁施打前，首先將U型混凝土板樁吊入型鋼導(dǎo)向架，依靠其自重溜樁下沉，待限位滾輪拉緊后，樁頭套入振動錘夾持器，應(yīng)保證夾持器與樁身夾持部位尺寸匹配，若夾持長度不夠或夾持力不足，均會出現(xiàn)振動錘偏向、板樁破碎、板樁滑動等質(zhì)量安全事故。同時，應(yīng)保證準備施打的板樁已用固定索具與已施打板樁鎖合緊密，以防止板樁施打偏向，保證板樁之間可靠連接。

開始沉樁時，首先應(yīng)調(diào)小振動頻率，測量人員隨時觀測樁體偏位，實時調(diào)整限位裝置的松緊程度，確保樁體垂直、緊靠下沉，待樁體進入一定深度的土層后，方可使用高頻振動。

沉樁過程中，測量人員應(yīng)架設(shè)電子經(jīng)緯儀于沉樁機械附近的兩個垂直方向上，嚴格控制樁身垂直度與樁頂平面位置，隨時檢查樁身是否損壞，若有損壞，應(yīng)及時反饋并處理完畢后方可再施工。沉樁時，一定要始終保持起重機鋼絲線、夾持器、樁頭、樁身四者中心在同一直線上。在沉樁開始至入土2 m，測量人員可肉眼觀測樁體是否偏位，若偏位，應(yīng)立即停機，調(diào)整樁位，如有需要，可把樁體拔出，清障回填后重新沉樁。入土2 m以后的沉樁過程，測量人員可使用儀器測量樁體是否偏位，若偏位，也應(yīng)立即停機，現(xiàn)場使用低應(yīng)變法檢測樁身是否完整，檢測結(jié)果及時通知現(xiàn)場設(shè)代，由設(shè)計單位進行現(xiàn)場樁位校核，出具樁位調(diào)整或其他處理建議，業(yè)主單位批準后實施。在樁頂高程控制方面，測量人員與監(jiān)理人員應(yīng)做好旁站，做好樁體貫入度記錄，隨時把握樁體進尺情況，當(dāng)樁端施打至接近設(shè)計標高時，應(yīng)及時調(diào)節(jié)振動錘參數(shù)，控制好振動頻率及夾持力度，確保入土深度、樁頂高程符合設(shè)計要求，保證整根板樁穩(wěn)定可靠。

沉樁結(jié)束后，施工單位應(yīng)及時收集整理相關(guān)沉樁資料（板樁試打記錄、進場驗收記錄、沉樁施工記錄、質(zhì)量事故處理記錄等），保證起重機、振動錘、導(dǎo)向架等可靠安全移位，及時清理施工現(xiàn)場，及時組織沉樁分項工程質(zhì)量驗收，驗收合格后方允許下一步工序施工。

參考 《水運工程質(zhì)量檢驗標準》（JTS 257-2008），U型混凝土板樁沉樁施工的允許偏差應(yīng)符合附表要求。

2.4 板樁沉樁過程安全管理

U型混凝土板樁沉樁施工前一定要做好施工安全技術(shù)交底，特別是用電、起重吊裝、高空作業(yè)等應(yīng)編制相關(guān)的專項施工方案并獲批準，沉樁施工安全管理應(yīng)特別注意以下幾點：

表1 U型混凝土板樁沉樁允許偏差表

施工現(xiàn)場必須做好圍蔽，進場人員戴好安全帽；起重機、液壓錘等施工機械要有進場驗收記錄，有安全接地和防護裝置，落實定人定機負責(zé)制，操作人員須持證上崗；沉樁設(shè)備所行使道路要平整，傾斜度應(yīng)小于1%，地面承載力符合要求，否則，須加固處理后方可施工；安裝或拆卸沉樁設(shè)備時，要拉圍繩，注意下風(fēng)不可站人；碰到6級或以上的大風(fēng)天氣時，要停止沉樁施工。

3 結(jié) 語

U型混凝土板樁具有新型的結(jié)構(gòu)特性，具有擋土面積大、力學(xué)性能優(yōu)、施工速度快、經(jīng)濟效益高、適用范圍廣等優(yōu)點，特別適合于邊坡治理、護岸工程、基坑支護等工程領(lǐng)域。目前U型混凝土板樁在中山市水利工程建設(shè)中還處于介紹推廣階段，本文以中山市阜沙鎮(zhèn)鴉雀尾水利樞紐工程為例，介紹了U型混凝土板樁的結(jié)構(gòu)特點、工藝原理、工藝流程及施工質(zhì)量要點、施工安全管理等內(nèi)容，旨在不斷總結(jié)U型混凝土板樁施工經(jīng)驗，不斷改進施工技術(shù)和管理方法，進一步推廣與應(yīng)用U型混凝土板樁。

[1]魏占道，江彩霞.提高鋼筋混凝土板樁沉樁合格率控制要點探討[J].城市道橋與防洪，2016，（2）：144-149.

[2]張金虹，蔡福旺.混凝土板樁沉樁施工技術(shù)探討[J].水運工程，2004，（6）：55-56.

[3]付明，趙輝等.U型混凝土板樁在天生河泵站工程中的應(yīng)用[J].人民長江，2014，（16）：85-87.

[4]程月紅，張厚斌.先張法預(yù)應(yīng)力混凝土U型板樁沉樁方法研究[J].施工技術(shù)，2015，44（11）：101-103.

2017-01-04）

李洪添（1985-），男，廣東中山人，碩士，工程師，主要從事水利工程施工質(zhì)量與安全監(jiān)督工程。