太嘉河堤防護(hù)岸U型板樁施工技術(shù)應(yīng)用探析

葛 波 （安徽水利開(kāi)發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233300）

1 工程案例

湖州市太嘉河工程位于太湖流域的南部，西以東菩溪及其導(dǎo)流港的右岸堤防為界，東接黃浦江，北濱太湖和太浦河，南瀕錢塘江杭州灣，屬京杭運(yùn)河水系。平均年降水量多年來(lái)維持在1206mm左右，年內(nèi)和年際分布不均勻。每年7月～9月份由于受副熱帶高壓控制，會(huì)出現(xiàn)晴熱少雨現(xiàn)象，容易發(fā)生自然旱災(zāi)；但是在此期間，如受到臺(tái)風(fēng)或熱帶風(fēng)暴帶來(lái)狂風(fēng)暴雨的影響，則易造成洪澇災(zāi)害。

為了確保在度汛期間護(hù)岸擋墻的施工進(jìn)度，降低潮汛對(duì)擋墻施工的影響及安全風(fēng)險(xiǎn)，本工程采用預(yù)制混凝土U型板樁進(jìn)行堤防護(hù)岸，不但施工方便、大大縮短了工期，而且外形統(tǒng)一、美觀，體現(xiàn)了較好的實(shí)用價(jià)值。

2 U型板樁施工

2.1 定制

U型預(yù)應(yīng)力板樁，型號(hào)為U-CS-600-II型，樁長(zhǎng)為11m，按設(shè)計(jì)尺寸定制U型板樁，采用定型鋼模板，包括1個(gè)倒U形的下部鋼模和2個(gè)可以打開(kāi)、閉合的上部鋼模，2個(gè)上部鋼模的下端分別鉸接在下部鋼模兩側(cè)。模板厚度不小于5mm，表面光滑，不得有凹坑、皺褶或其它表面缺陷，滿足設(shè)計(jì)要求的結(jié)構(gòu)尺寸；預(yù)制U型板樁一般采用C60高性能混凝土，預(yù)制過(guò)程中在板底適當(dāng)位置嵌入鋼筋吊環(huán)。預(yù)制后的板樁按規(guī)范要求抽樣，送有資質(zhì)試驗(yàn)檢測(cè)單位，對(duì)其外觀尺寸、抗壓強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，符合要求后方可投入使用。

圖1 預(yù)制U型板樁斷面圖

圖2 預(yù)制U型板樁平面示意圖

2.2 吊裝及運(yùn)輸

吊裝及運(yùn)輸前，應(yīng)檢查設(shè)備是否符合U型板樁吊裝設(shè)計(jì)要求，同時(shí)所使用鋼絲套索均要做相關(guān)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。板樁強(qiáng)度一般在達(dá)到70%時(shí)方可吊裝（設(shè)計(jì)有要求時(shí)按設(shè)計(jì)），強(qiáng)度達(dá)到90%時(shí)方可外運(yùn)，強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)方可施打。在U型板樁的吊裝、運(yùn)輸及堆放過(guò)程中，應(yīng)保持輕吊輕放，嚴(yán)禁拋擲，運(yùn)輸過(guò)程應(yīng)碼放牢固，防止碰撞、跌落。吊運(yùn)時(shí)應(yīng)保持平穩(wěn)，吊裝時(shí)應(yīng)使鋼絲繩套的受力方向在30°以內(nèi)，U形板樁吊運(yùn)軌跡下方嚴(yán)禁站人。

2.3 沉樁工藝流程

沉樁過(guò)程中，各施工工序應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，其工藝流程如圖3所示。

圖3 沉樁流程圖

2.4 施工方法

沉樁前，依據(jù)設(shè)計(jì)文件里地勘報(bào)告對(duì)設(shè)計(jì)區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行復(fù)核，同時(shí)對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行必要的施工技術(shù)交底工作，使現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)管理人員明確各種工況情況下樁基施工設(shè)備的使用選擇及注意事項(xiàng)，明確板樁的施工順序及對(duì)附近構(gòu)筑物的施工影響，滿足各方質(zhì)量技術(shù)和安全要求。

2.4.1 施工測(cè)量

在沉樁施工前，復(fù)核現(xiàn)場(chǎng)的原始地形地貌和基準(zhǔn)點(diǎn)平面位置坐標(biāo)，布置施工測(cè)量控制網(wǎng)，測(cè)放控制基線，并按時(shí)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行三維復(fù)核測(cè)量以保證測(cè)量精度。根據(jù)控制基線確定施工區(qū)段所采用打樁設(shè)備（旱地施工或水面施工），對(duì)沉樁施工區(qū)段進(jìn)行分區(qū)點(diǎn)位放樣。每測(cè)設(shè)一點(diǎn)，可用鋼管或竹竿打入原灘地，并設(shè)置標(biāo)志旗。

2.4.2 安裝導(dǎo)向架

依據(jù)樁基設(shè)計(jì)區(qū)域地質(zhì)勘探報(bào)告及原始地形地貌測(cè)量情況，清理樁基設(shè)計(jì)區(qū)域綠植、孤石或河底塊石至一定范圍，確保施工現(xiàn)場(chǎng)滿足樁基沉樁要求。旱地施工根據(jù)測(cè)設(shè)基線開(kāi)挖基槽，基槽開(kāi)挖深度為設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以下50cm，并布置排水邊溝，整平施工場(chǎng)地以便機(jī)械行走，確定首根樁施打u型樁；水面施工則應(yīng)根據(jù)測(cè)放基線，利用水面施工機(jī)械先行施工安裝導(dǎo)向架，再確定首位樁進(jìn)行施打，其導(dǎo)向架具體施工步驟如下進(jìn)行。

①浮吊船航（拖）行至指定位置下錨固定，運(yùn)輸船靠舶浮吊船，檢查鋼絲繩、導(dǎo)向架的吊點(diǎn)后，懸掛鋼絲繩，由專人指揮起吊作業(yè)。

②打設(shè)導(dǎo)向樁：采用GPS進(jìn)行定位，同時(shí)2臺(tái)全站儀輔助控制導(dǎo)向樁軸線方向和垂直度，待導(dǎo)向樁自沉后，進(jìn)行錘擊或靜壓沉樁。

③在板樁沉樁前依據(jù)方向架設(shè)導(dǎo)向架，采用工字型鋼導(dǎo)向架作為施打板樁的導(dǎo)向，導(dǎo)向架如圖4所示。導(dǎo)向架固定完畢后，先測(cè)量導(dǎo)向架中心坐標(biāo)，與待打板樁坐標(biāo)核對(duì)后，再進(jìn)行細(xì)部調(diào)整，直至滿足要求，然后進(jìn)行緊固。

④導(dǎo)向架由導(dǎo)向樁與導(dǎo)向梁組成，導(dǎo)向樁由2根鋼管樁組成，當(dāng)打入一定數(shù)量的U型板樁時(shí)，導(dǎo)向樁可變成由一根已打好的工程樁和一根輔助樁組成，沉樁初期導(dǎo)向梁采用2根12m長(zhǎng)的25a#工字鋼焊接在鋼抱箍上組成，通過(guò)在導(dǎo)架上增設(shè)限位梁滾輪與手扳葫蘆使U型板樁緊靠。

圖4 導(dǎo)向架示意圖

2.4.3 取樁

預(yù)制U型板樁場(chǎng)地比較固定，為便于U型板樁堆放、運(yùn)輸、減少破損，板樁預(yù)制時(shí)均需設(shè)置吊裝結(jié)構(gòu)，U型板樁預(yù)埋吊環(huán)采用暗吊鉤+鋼絲套索組合結(jié)構(gòu)，鋼絲套索套在暗吊鉤內(nèi)。鋼絲套索由鍍鋅鋼絲繩和鋁制繩套組成，必須滿足吊裝安全要求，單支鋼絲繩及繩套組合構(gòu)件的抗拉力不得小于單支暗吊鉤的抗拉力。施工時(shí)根據(jù)場(chǎng)地情況分別用陸運(yùn)或水運(yùn)將板樁運(yùn)至施工場(chǎng)地，選擇打樁機(jī)或船載打樁機(jī)進(jìn)行吊裝及沉樁。

2.4.4 入導(dǎo)向架

板樁采用單根施打的方式，由專門人員指揮起吊設(shè)備起吊預(yù)制U型板樁，施工操作人員嚴(yán)格按指揮人員指示將板樁吊入導(dǎo)向架內(nèi)，由水上打樁船（在駁船上架設(shè)靜壓機(jī)或打樁機(jī)）或陸上打樁機(jī)進(jìn)行靜壓或錘擊。當(dāng)打入第一根預(yù)制U型板樁后進(jìn)行第二根預(yù)制U型板樁入導(dǎo)向架施工時(shí)，因其采用預(yù)埋式止水膠條，在入導(dǎo)向架時(shí)，必須使陰陽(yáng)榫口緊密對(duì)接，確保樁間接縫結(jié)合緊密。

2.4.5 定位壓緊

開(kāi)始沉樁前，應(yīng)對(duì)首根樁的位置進(jìn)行精確的定位，因?yàn)闃渡碇g的連接標(biāo)準(zhǔn)是緊密對(duì)接，所以第一根樁的位置確定后，后續(xù)板樁的平面位置也就確定了，同時(shí)首根樁的垂直度在沉樁的過(guò)程中宜時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保滿足設(shè)計(jì)要求，連續(xù)施工。整個(gè)板樁沉樁過(guò)程，用全站儀控制板樁的垂直度，用手扳葫蘆拉動(dòng)限位梁滾輪進(jìn)行調(diào)整平面位置。

2.4.6 錘擊沉樁

①在確認(rèn)樁位準(zhǔn)確無(wú)誤后，利用樁身自重先進(jìn)行自沉。

②當(dāng)樁身停止自沉后，利用樁錘進(jìn)行壓載下沉，壓錘后待樁穩(wěn)定，使樁、錘、導(dǎo)向架三者的中心線在同一軸線上。

③當(dāng)樁身停止下沉后，開(kāi)錘施打，為防止出現(xiàn)溜樁現(xiàn)象。初打時(shí)，宜采用較低落距輕擊樁頂數(shù)錘，測(cè)量人員要隨時(shí)觀測(cè)樁體偏位情況，根據(jù)U型板樁的偏位情況調(diào)整限位裝置的松緊程度，保證樁身垂直下沉，待樁體下沉到一定深度的土層以后再進(jìn)行全距施打。

④加強(qiáng)對(duì)沉樁施工過(guò)程的觀測(cè)，如樁位編號(hào)、打樁時(shí)間、沉樁過(guò)程中的錘擊數(shù)、相應(yīng)貫入度及樁身入土深度和樁尖進(jìn)入持力層深度；通常情況相鄰樁基施工的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)應(yīng)相差不大，如遇異常情況如貫入度巨變或嚴(yán)重回彈應(yīng)查明原因，并采取相應(yīng)的有效措施，處理后方可繼續(xù)沉樁。

⑤沉樁時(shí)采用重錘低擊的方法，同時(shí)應(yīng)控制錘擊的間隙時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，保持沉樁的入土速度均勻，這樣能夠有效地減少樁身與土層之間的摩擦應(yīng)力，從而減少沉樁的困難度。柴油錘正常打樁時(shí)，落距宜不超過(guò)1.8m。

2.4.7 調(diào)整偏位

根據(jù)護(hù)岸工程的邊線設(shè)計(jì)，U型板樁施工邊線水陸交替，靈活多變，陸基施工樁基平面位置控制較水面施工容易。因水面施工可視性差，無(wú)法看到樁入土情況。但無(wú)論是陸基施打或是水面施打，沉樁施工定位的關(guān)鍵均是在自沉或壓錘的時(shí)候，此時(shí)如發(fā)現(xiàn)板樁偏移位置較大，則必須將樁身拔起重新調(diào)整定位，以保證樁位符合設(shè)計(jì)要求。

2.4.8 下一根樁

單根施打的方式，在打下一根樁進(jìn)行入導(dǎo)向架時(shí)，必須使板陰陽(yáng)榫口緊密對(duì)接套榫插入，保證板樁與板樁間形成一個(gè)整體。打好一排U型板樁后，重新插打下一排U型板樁的定位型鋼，打樁船將導(dǎo)向架平行吊起、前移至下一位置施打下一排U型板樁。

3 質(zhì)量控制措施

本工程預(yù)制U型板樁的施工屬堤防護(hù)岸工程施工的隱蔽工程，其板樁的設(shè)計(jì)依靠陰榫陽(yáng)榫錨固相連，使得一排樁形成一堵地下連續(xù)墻，承擔(dān)外部防水流沖刷及內(nèi)部防土體滲漏的功能。因此對(duì)預(yù)制U型板樁的施工質(zhì)量控制關(guān)鍵是板樁的預(yù)制生產(chǎn)質(zhì)量及如何精準(zhǔn)的對(duì)每根樁進(jìn)行三維定位。施工中應(yīng)著重控制如下幾點(diǎn)。

①原材控制：施打前建設(shè)各方聯(lián)合對(duì)預(yù)制板樁成品的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)收。

②試打?qū)嶒?yàn)樁：試樁期間及時(shí)分析施工參數(shù)和施工工藝，并留下記錄。

③軸線控制：打樁前進(jìn)行系統(tǒng)的軸線復(fù)合，板樁軸線偏差應(yīng)控制在20mm以內(nèi)。檢查和調(diào)整夾樁裝置，以保證樁軸線符合要求，防止板樁脫榫。

④垂直度控制：用2臺(tái)經(jīng)緯儀校正和監(jiān)控樁身垂直度。沉樁垂直度允許偏差控制在1%以內(nèi)。打樁開(kāi)始至入土2m時(shí)，發(fā)現(xiàn)偏斜應(yīng)及時(shí)停機(jī)調(diào)整，如有可能，應(yīng)把樁拔出，清障回填后重新沉樁。樁體嚴(yán)重傾斜時(shí)，應(yīng)將樁拔出，用鋼樁定位，再將樁重新沉入。

⑤高程控制：樁尖位于軟土?xí)r，以標(biāo)高控制為主，樁頂允許偏差應(yīng)控制在-50～+100mm范圍。板樁施打至接近規(guī)定標(biāo)高時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)振動(dòng)錘的參數(shù)來(lái)控制震動(dòng)的頻率及力度，以保證樁頂高程符合設(shè)計(jì)要求。

⑥樁基允許偏差

垂直于板樁墻軸線方向平面位置允許偏差為±50mm；

垂直于板樁墻軸線方向垂直度允許偏差為10mm；

沿板樁墻軸線方向垂直度允許偏差為15mm；

樁尖高程允許偏差為±100mm；

板縫間縫寬允許偏差為25mm。

4 安全管理措施

①施工前，要先檢查吊機(jī)的各項(xiàng)安全性能是否符合要求，比如吊機(jī)的提升裝置、電器設(shè)備、行走裝置、回轉(zhuǎn)裝置、靜負(fù)荷試驗(yàn)、動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)、以及打樁錘的安全裝置等是否安全可靠。

②在安裝鋼導(dǎo)向架、吊樁或吊振動(dòng)錘、移動(dòng)吊機(jī)船時(shí)，吊機(jī)吊臂下方嚴(yán)禁站人。

③作業(yè)人員要做好個(gè)人防護(hù)措施，要正確佩戴安全帽，高處作業(yè)人員應(yīng)系好安全帶，水上作業(yè)人員應(yīng)穿好救生衣。

④在樁過(guò)程時(shí)，必須要保持信號(hào)工指揮清晰、信號(hào)統(tǒng)一。

⑤當(dāng)達(dá)到6級(jí)以上風(fēng)力時(shí)，要停止打樁作業(yè)，同時(shí)打樁錘要放至在平整堅(jiān)實(shí)的地面上。

5 結(jié)語(yǔ)

①工廠化預(yù)制U型板樁，采用成套定型鋼模板，實(shí)現(xiàn)了U型板樁人工抹平工作機(jī)械化、自動(dòng)化，且預(yù)制速度快，質(zhì)量保證率高，減少了生產(chǎn)過(guò)程中的安全隱患，能夠生產(chǎn)出規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的U型板樁，方便后期施工。

②預(yù)制U型板樁采用獨(dú)特的U型截面設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)形式等效工字型結(jié)構(gòu)，配以高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼棒，增強(qiáng)了與混凝土握裹力，具有高強(qiáng)度韌性、低松弛性、良好的可焊接性等特點(diǎn)，較普通的預(yù)制混凝土板樁具有良好的抗彎、抗剪性能，較地下連續(xù)墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)工藝更簡(jiǎn)單、成本更低、施工速度快、擋土面積大。由于工字鋼的約束作用，板樁沉樁后，相鄰板樁之間的相對(duì)位置及止水效果較好，工序簡(jiǎn)單，無(wú)需接頭或注漿工序，節(jié)省了工期及施工設(shè)備。

③通過(guò)止水條與T型槽段的組合，相鄰板樁聯(lián)接整體性和止水效果好，利用導(dǎo)向架可以有效減少樁的平面扭曲度和提高打樁的效率。成型后的U型板樁垂直度與位移變形小，對(duì)于邊坡、淺基坑維護(hù)抗裂、抗?jié)B、止水效果好，整體穩(wěn)定性高且外形美觀。