水力沖沉板樁在錢塘江堤防工程中的應(yīng)用

章 潔

(杭州市蕭山區(qū)浦陽江流域管理處，浙江 杭州 311201)

1 工程概況

蕭山區(qū)圍墾外八至外十工段標準塘工程位于錢塘新區(qū)大江東北部江濱，與海寧市鹽官鎮(zhèn)一江之隔，工程西起外八工段排澇閘，東至外十工段排澇閘，全長4.393 km。本工程主要建筑物標準塘為1級，相應(yīng)防洪潮標準為100年一遇，工程建設(shè)的主要內(nèi)容包括圍堰、丁壩等臨時工程及板樁垂直防沖、護坦、護坡、防洪墻、堤頂路面、內(nèi)河擋墻及綠化等永久工程。工程屬老堤加固，斷面結(jié)構(gòu)采用混合式，設(shè)計塘頂高程10.15 m、防浪墻頂高程11.15 m，上部直立擋墻(防洪墻)采用C30混凝土現(xiàn)澆；下部斜坡為40 cm厚C30混凝土現(xiàn)澆，坡比為1∶2.5，高程6.60 m、4.15 m處分別設(shè)2.5 m、1 m寬平臺，護坡下分別為10 cm厚C15混凝土墊層、100 cm厚石碴墊層和400 g/m2機織無紡復(fù)合布一層；底腳垂直防沖采用鋼筋混凝土板樁+拋石結(jié)構(gòu)，C30鋼筋混凝土板樁長10 m，底高程為-9.12 m，上部與C30鋼筋混凝土框格梁相連，護坦頂高程1.50～1.38 m、寬8.1 m、厚50 cm，板樁外江側(cè)混合石料拋填、表層拋理大塊石，面寬10 m，工程標準斷面圖(見圖1)。工程的實施是大江東、臨江工業(yè)園區(qū)發(fā)展的需要，將有效提高區(qū)域防洪減災(zāi)能力，同時也將成為錢塘江南岸一道靚麗的風景線。

圖1 工程標準斷面圖

2 工程水文

工程區(qū)河段處于錢塘江河口段中下游，下接尖山河灣，潮流和徑流作用均較強，同時也是涌潮最壯觀的河段之一。鹽官(工程區(qū))歷史最高潮位7.75 m，歷史最低潮位-1.49 m，平均高潮位3.99 m，平均低潮位0.81 m，結(jié)合浙江省河口院對錢塘江河口設(shè)計高水位復(fù)核計算成果，本工程100年一遇設(shè)計高水位取8.59 m。另外工程區(qū)涌潮過處，流急勢猛，涌潮對海塘的破壞力極大，本工程項目附近鹽官觀測到的最大涌潮高度達2.0 m，涌潮瞬間最大壓力70 kPa。根據(jù)江道特征的分析，工程區(qū)百年一遇設(shè)計條件下工程區(qū)最低沖刷高程為-2.5 m。

3 工程地質(zhì)

老堤堤身主要由粉土素填土和塊石素填土組成，外側(cè)漿砌石護岸，堤外河床有厚度不等的拋石、碎石，呈不規(guī)則狀分布，其間局部混夾粉土及粉砂，內(nèi)坡種植草皮生態(tài)護坡。堤身粉土素填土經(jīng)過填壓，密實度較好，物理力學(xué)性質(zhì)良好，力學(xué)強度高，壩體邊坡基本穩(wěn)定，無滑坡、沉降、沉陷等不良地質(zhì)作用。場地土層劃分為5個工程地質(zhì)層，9個工程地質(zhì)亞層，分別為①-1：塊石素填土，①-2:粉土素填土；②-1:粉土，②-2:粉土，②-3：粉砂；③：淤泥質(zhì)粘土；④-1：粉質(zhì)粘土，④-2:粉砂；⑤粉質(zhì)粘土。

4 板樁沉放施工

作為垂直防沖的組成部分，板樁沉放也是重要的隱蔽工程，施工質(zhì)量控制的重要性可想而知。綜合本工程地理位置、水文和地質(zhì)條件，板樁沉放采用的施工方法是水力沖沉法，即用高壓水槍插入板樁的射水孔內(nèi)沖水，將泥沙外排，靠板樁自重下沉[2]。板樁沉放施工的主要步驟：板樁預(yù)制→吊運→沖沉→糾偏→終沉→板樁兩側(cè)開挖→縫隙處理。

4.1 板樁預(yù)制

C30F50預(yù)制鋼筋混凝土板樁在堤后護塘地上一次性預(yù)制，預(yù)制板樁采用定制鋼模板，鋼模板內(nèi)側(cè)涂刷脫模油。鋼筋綁扎完后再進行模板安裝，模板與鋼筋之間設(shè)2.5 cm混凝土墊塊，混凝土由拌合機拌制，插入式振搗器振搗密實，板樁制作允許偏差指標(見表1)，板樁橫斷面標準圖(見圖2)。

表1 板樁制作允許偏差指標列表

圖2 板樁橫斷面標準圖

為提高模板的使用效率，在板樁預(yù)制時采用隔倉澆筑法進行澆筑，具體施工工序為：第一次支?！谝淮谓壴摻睢苍O(shè)吊環(huán)→第一次澆筑混凝土→養(yǎng)護至30%強度拆模、涂刷隔離劑→第二次綁扎鋼筋、安設(shè)吊環(huán)→第二次澆筑混凝土→養(yǎng)護至30%強度拆?！B(yǎng)護至100%強度→起吊、運輸、堆放。

4.2 板樁吊運和堆放

板樁用16 t履帶式起重機起吊，再用10 t半掛車運到施工地點，然后再吊入基坑內(nèi)，為保證就位正確，吊裝采用兩點垂直起吊，板樁側(cè)面預(yù)埋吊鉤扣上鋼絲繩，人工拖拉板樁，使其就位迅速、準確，吊裝時不致晃動、轉(zhuǎn)動，板樁安裝時應(yīng)使無吊環(huán)底面朝堤塘內(nèi)側(cè)，以利于安裝就位固定、整體連接。板樁達到設(shè)計強度70%時可在預(yù)制場內(nèi)水平吊運，達到設(shè)計強度90%時可外運，達到設(shè)計強度100%時方允許沖沉；板樁運輸過程中擱置點和起吊點須在吊點位置，多層堆放時應(yīng)采用多支墊均勻堆放，各層支墊位置應(yīng)在同一垂直線上，不超過三層。

4.3 板樁沖沉

(1)清基、降水

首先進行測量放樣，采用挖掘機挖除沉放部位的拋石層。若板樁部位局部拋石底高程低于-2.0 m，則須加大開挖深度至清除拋石為止。板樁軸線外側(cè)8 m的位置每隔4 m搭設(shè)深12 m的深井進行降水。

如今國家越來越重視對學(xué)生的教育，除了學(xué)習(xí)內(nèi)容傳授外，對于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，也成為目前中小學(xué)教育的重點之一。在小學(xué)階段，除了德育課堂可以對學(xué)生素質(zhì)進行培養(yǎng)，在語文課堂教學(xué)中也可以融入核心素質(zhì)的培養(yǎng)，通過一系列的課堂教學(xué)手段和精神滲透，來實現(xiàn)學(xué)生的素質(zhì)教育。

(2)板樁軸線和高程控制

根據(jù)業(yè)主提供的控制點，測量人員先在每個施工區(qū)域的東西隔堤上用水泥樁定2個軸線控制點。施工放樣時先在板樁軸線的大概位置搭設(shè)龍門樁的豎向鋼管樁，然后用水準儀測出板樁的頂高程并在豎向的鋼管樁上標出，再根據(jù)高程搭設(shè)龍門樁的橫向鋼管，最后用全站儀放出板樁軸線的外口線，用紅油漆標于橫向鋼管上。施工時拉一條施工線系在各個龍門架上，作為板樁沖沉?xí)r的軸線和高程控制線，用以保證板樁沖沉軸線順直、沉放豎直，在板樁沖沉過程中每天進行復(fù)測。[3-4]

當板樁豎直插入架設(shè)好的導(dǎo)向圍囹內(nèi)，吊裝縱、橫定位好后，經(jīng)檢查無誤，開始沖沉。用高壓水槍(水槍長度應(yīng)與板樁高度相適應(yīng)，掛設(shè)在手拉葫蘆上，人工控制手拉葫蘆)插入板樁的射水孔內(nèi)沖射樁底泥沙，使泥沙往板樁邊擠出，從而使板樁慢慢下沉。[5]板樁開始沉入土中時為保證樁身不發(fā)生傾斜移位，板樁仍用吊機施吊，當板樁入土達到一定深度(按經(jīng)驗為2 m以上)時，將板樁脫離吊機掛鉤，用挖掘機校正后再進行沖沉至設(shè)計高程。為保證各板樁間銜接緊密，板樁沖沉順序為凸榫套凹榫。板樁停止沖沉?xí)r立即用兩只1.5 t手拉葫蘆[6]，以原板樁5根以上為支點從兩邊相互拉緊固定，防止下一根板樁沖沉?xí)r發(fā)生超沉或偏位現(xiàn)象，使板樁間的縫隙控制在允許偏差內(nèi)。如遇地質(zhì)變化，無法沖沉至設(shè)計高程時，輔以外沖。板樁沉放后、混合石料回填前，樁背縫隙-3.0 m高程以上采用400 g/m2無紡?fù)凉げ贾辽?～3層塞縫，塞縫深度至少3 cm，以形成整體封閉。板樁沉放允許偏差指標(見表2)。

表2 板樁沉放允許偏差指標列表

5 板樁兩側(cè)混合料回填

板樁兩側(cè)混合料采用自卸汽車運輸，挖掘機及推土機鏟送到位。填筑塊石混合料時，應(yīng)注意在板樁邊側(cè)拋石時，不得使板樁發(fā)生傾斜、移位等現(xiàn)象。填筑的塊石混合料用推土機碾壓至密實。[7-8]板樁兩側(cè)回填塊石混合料時，板樁內(nèi)外兩側(cè)塊石混合料均衡上升，高差不超過50 cm，防止偏壓引起板樁橫向位移。

板樁外側(cè)采用大塊石理砌防沖，所用大塊石單塊重量須≥400 kg，且石料新鮮、質(zhì)地堅硬，不得使用風化石。大塊石理砌采用挖掘機勾砌的方法進行層層堆砌。

6 水力沖沉板樁在錢塘江堤防工程應(yīng)用中的優(yōu)點

(1)施工機械簡單、受降雨等天氣影響微弱

蕭山區(qū)圍墾外八至外十工段標準塘工程在板樁沖沉階段曾遇到2—3月份連續(xù)陰雨天氣，但由于施工機械簡單、操作便捷，在前期已預(yù)制完板樁的基礎(chǔ)上，在沖沉階段施工進度基本不受天氣影響。

(2)施工效率高、可控性強

蕭山區(qū)圍墾外八至外十工段標準塘工程分為2個標段，每個標段分為4個基坑作業(yè)，線性工程基本都具有戰(zhàn)線長的特點，加之工程時間緊、任務(wù)重，這就要求各個單元工程要在短時間內(nèi)在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上，各施工面同時開展作業(yè)，水力沖沉板樁便具有施工效率高的特點。在施工機械和人員配備都到位的前提下，各個基坑內(nèi)板樁可以同時沖沉，先沖沉中間位置，后沖沉圍堰接頭位置，工程進度可以提升很快，可控性強。

(3)施工成本低

水力沖沉板樁的預(yù)制采用定制鋼模，可以就近在護塘地上一次性預(yù)制完成，且脫模后鋼膜可以重復(fù)利用，在蕭山區(qū)圍墾外八至外十工段標準塘工程相鄰的幾個錢塘江堤防加固工程都是采用類似的水力沖沉板樁，因此可大大節(jié)省施工成本。

(4)水力沖沉板樁屬于靜力排土樁，因此可避免振動對周圍建筑物的影響。

7 結(jié) 語

通過施工人員的現(xiàn)場摸索、經(jīng)驗總結(jié)，監(jiān)理單位的現(xiàn)場監(jiān)督和建設(shè)單位的技術(shù)指導(dǎo)，目前在錢塘江河口段中下游已經(jīng)探索出一套水力沖沉板樁的施工經(jīng)驗。蕭圍外八至外十工段標準塘工程水力沖沉板樁的成功應(yīng)用給之后的蕭圍東線、蕭圍北線等標準塘工程等垂直防沖提供有益的工程經(jīng)驗。