U型板樁在水庫(kù)加固工程中的應(yīng)用

□周宗兵（江西省水利水電建設(shè)有限公司）

U型板樁在水庫(kù)加固工程中的應(yīng)用

□周宗兵（江西省水利水電建設(shè)有限公司）

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的持續(xù)快速發(fā)展，當(dāng)前一大批水利設(shè)施尤其水庫(kù)工程面臨著檢測(cè)加固的問(wèn)題，在水庫(kù)加固工程中，U型板樁得到了較為廣泛的應(yīng)用。根據(jù)文獻(xiàn)和實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，文章對(duì)U型板樁進(jìn)行了系統(tǒng)介紹，著重闡述了相關(guān)施工工藝、注意事項(xiàng)、理論依據(jù)和工程經(jīng)驗(yàn)，為類似工程提供參考和借鑒。

U型板樁，水庫(kù)加固；應(yīng)用措施

1 U型板樁

1.1 U型板樁定義

U型板樁，即先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土U型板樁，是為支護(hù)需要而設(shè)計(jì)的一種新型維護(hù)結(jié)構(gòu)。相比傳統(tǒng)鉆孔灌注樁，U型板樁樁身質(zhì)量可靠，施工工藝較為簡(jiǎn)單，工程造價(jià)低，且對(duì)于環(huán)境產(chǎn)生較少的污染；相對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，鑒于U型板樁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其抗彎和抗剪能力更好，尤其適用于水平荷載較大的支護(hù)結(jié)構(gòu)，具體U型板樁結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 U型板樁橫截面示意圖

等效換算原則為等面積、等剛度、等高度及等翼緣厚度，則計(jì)算公式如下：

1.2 U型板樁在工程設(shè)計(jì)中的受力情況

1.2.1 土壓力

對(duì)于土壓力，當(dāng)前最多考慮的是主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力，多采用庫(kù)倫或朗肯土壓力理論進(jìn)行計(jì)算，如果對(duì)于板樁水平位移有較為嚴(yán)格的要求，則靜止土壓力具有更大的適應(yīng)性。

1.2.2 靜水壓力

對(duì)于靜水壓力，如滲流壓力，浪壓力，等都會(huì)對(duì)一定范圍內(nèi)的建筑物造成一定的荷載影響，使得地面超載、施工受到影響。

1.2.3 抗震設(shè)防要求

位于抗震設(shè)防區(qū)域的板樁結(jié)構(gòu)，需要考慮極端地震情況下，外界地震荷載對(duì)于板樁安全性和穩(wěn)定性的要求，如地震慣性力、動(dòng)土壓力和水平地震作用對(duì)于U型板樁結(jié)構(gòu)的影響。

2 沉樁工藝

2.1 常見(jiàn)地質(zhì)情況下的沉樁工藝

2.1.1 檢查

沉樁施工前，對(duì)于U型板樁的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)尺寸和連接處異物進(jìn)行檢查，避免對(duì)后期施工造成影響；同時(shí)檢查橡膠止水條的狀態(tài)，保證U型板樁施工的止水效果。

2.1.2 控制精度

在首樁沉樁完畢后，后續(xù)施工需要采用固定鎖具保證后續(xù)U型板樁與前一個(gè)鎖緊，同時(shí)在施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制樁體垂直度，保證密封止水效果。

針對(duì)普通地質(zhì)下振動(dòng)法沉樁作業(yè)，需要保證振動(dòng)錘與樁身加持部位匹配，避免因夾持長(zhǎng)度不夠?qū)е聤A持力過(guò)大擠碎混凝土或產(chǎn)生滑動(dòng)現(xiàn)象。

2.2 復(fù)雜地質(zhì)條件下的沉樁工藝

遇到地質(zhì)較為復(fù)雜的情況，需要采用輔助方法進(jìn)行沉樁作業(yè)，保證沉樁作業(yè)順利完成，針對(duì)不同地質(zhì)情況，采用不同的工藝。

2.2.1 砂礫土層

對(duì)于砂礫土層，可以選擇在樁體內(nèi)埋設(shè)水管，采用高壓注漿的方式在沉樁過(guò)程中高壓射水，通過(guò)清除下部砂礫層的方式輔助沉樁作業(yè)，具體施工工藝如圖2所示：

圖2 高壓射水成孔輔助沉樁示意圖

2.2.2 可塑性黏土層

對(duì)于可塑性黏土層，可以采用鋼樁預(yù)鉆成孔的方式輔助沉樁，H型鋼底部進(jìn)行特殊處理，保證在沉樁過(guò)程中將原狀土導(dǎo)入H型鋼內(nèi)部，拔出過(guò)程中帶出大部分原狀土，起到成孔效果。H型鋼樁具體構(gòu)造如圖3所示。

圖3 引孔鋼樁構(gòu)造圖

3 U型板樁在水庫(kù)加固中的應(yīng)用

3.1 施工工藝流程

根據(jù)查閱相關(guān)文獻(xiàn)和實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)U型板樁施工流程如圖4所示：

圖4 U型混凝土板樁施工流程圖

3.2 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

3.2.1 充分了解地質(zhì)情況

雖然U型板樁的設(shè)計(jì)中考慮了射水管，在振沖過(guò)程中能夠輔助沉樁，提高施工速度和復(fù)雜地質(zhì)的適應(yīng)能力，但是對(duì)于巖石地基則施工難度較大，U型板樁顯得不適用，因此在地質(zhì)勘察時(shí)對(duì)于此類地質(zhì)慎重選擇U型板樁。

3.2.2 合理設(shè)計(jì)U型板樁尺寸

對(duì)于U型板樁尺寸的選擇，是整個(gè)水庫(kù)加固施工中的關(guān)鍵部分，也是影響整體工程質(zhì)量的重要因素，因此U型板樁的尺寸應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、施工環(huán)境和工程重要性進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

3.2.3 嚴(yán)格控制原材料

U型板樁原材料的選擇，直接影響工程質(zhì)量，因此應(yīng)該按照相關(guān)規(guī)范要求控制原材料的選擇。同時(shí)對(duì)于U型板樁在施工中遇到的原材料問(wèn)題，應(yīng)該進(jìn)行分析，查出問(wèn)題產(chǎn)生原因并及時(shí)采取措施。

3.2.4 加強(qiáng)U型板樁的施工質(zhì)量檢驗(yàn)

U型板樁的質(zhì)量對(duì)于整個(gè)加固工程的質(zhì)量影響較大，因此應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行施工前的質(zhì)量驗(yàn)收。

3.3 施工注意事項(xiàng)

3.3.1 測(cè)量放線

根據(jù)施工圖紙和測(cè)量控制點(diǎn)，需要在施工之前首先確定排樁中心位置，在溝槽工程結(jié)束后，精確測(cè)量排樁中心線，在監(jiān)理人員確認(rèn)無(wú)誤后，才能進(jìn)行下一步的施工。

3.3.2 樁身質(zhì)量驗(yàn)收

對(duì)于U型板樁外觀質(zhì)量、尺寸允許偏差、抗彎承載能力和檢驗(yàn)規(guī)則均需按照當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；對(duì)于樁身質(zhì)量驗(yàn)收，需要同時(shí)提交原材檢測(cè)報(bào)告、預(yù)應(yīng)力檢測(cè)報(bào)告、混凝土強(qiáng)度報(bào)告和預(yù)制品合格證等。

3.3.3 導(dǎo)向架安裝

對(duì)于U型板樁，較為重要的是導(dǎo)向架的安裝，對(duì)于導(dǎo)向架具有以下要求：導(dǎo)向架應(yīng)采用型鋼等能夠承受較大彎矩剪力的材料；導(dǎo)向架的定位和安裝，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，通過(guò)經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行控制和調(diào)整；導(dǎo)向架與U型板樁接觸部位需要涂刷潤(rùn)滑劑，保證U型板樁在沉樁過(guò)程中不會(huì)因?yàn)槟Σ亮?duì)導(dǎo)向架造成下沉和變形影響；

4 結(jié)論

針對(duì)U型板樁在水庫(kù)加固工程中的應(yīng)用，文章從U型板樁的定義介紹開(kāi)始，接著介紹了U型板樁的常見(jiàn)施工工藝流程，以及在不同地質(zhì)情況下尤其是特殊地質(zhì)條件下的沉樁法施工工藝，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)文獻(xiàn)和常見(jiàn)問(wèn)題，對(duì)類似工程提供系統(tǒng)的解決處理方案。

［1］付明，趙輝，袁俊年，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(zhǎng)江，2014（16）:85-87，90．

［2］丁榮宗，張振乾.U型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁在城市河道工程中的應(yīng)用研究［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（28）:27-28．

［3］王紅霞.淺析U型板樁在水利堤防中的應(yīng)用［J］.科技資訊，2014（13）:62 ．

［4］丁榮宗，張振乾.U型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁在城市河道工程中的應(yīng)用研究［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（28）:27-28．

［5］徐駿，尹云飛，王國(guó)棟，等.U形預(yù)應(yīng)力混凝土板樁在河道護(hù)岸工程中的應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（20）:183．

TV332.23

B

1673-8853（2017）10-0055-03

周宗兵（1968—），男，工程師，主要從事水利工程管理工作。

2017-8-20

編輯：符 蕾