冷彎鋼板樁航道護岸施工技術

張偉強 中交水運規(guī)劃設計院有限公司

1.工程概況

山東內(nèi)河某航道項目，航道總長17.1 km，護坡型式為模袋混凝土護岸、半直立式護岸、金屬網(wǎng)兜石護坡、鋼板樁護岸。其中鋼板樁護岸結構布置在航道左岸，設計總長240m。鋼板樁擋墻采用樁長13m、600×200的U型鋼板樁，從設計頂高程37.5m打設至樁底標高24.5m，鋼板樁擋墻墻后在頂部往下2m位置設計有18m長的分散壓縮型錨桿對擋墻進行錨固，錨桿自由段6m，錨固段12m，相鄰錨桿間距2.4m。墻后與現(xiàn)澆擋墻結構銜接處布設碎石倒濾層；鋼板樁擋墻前沿施工模袋混凝土斜坡式護岸。具體施工結構如圖1。

2.冷彎鋼板樁航道護岸施工的前期準備工作

（1）測量放樣。冷彎鋼板樁順利安裝到位的關鍵前提在于做好測量放樣工作，確定護岸的前沿線并做好標記，后續(xù)施工以此為基準，保證冷彎鋼板樁可精準就位。

（2）場地整平?，F(xiàn)場施工條件直接影響到冷彎鋼板樁施工質(zhì)量和效率，因此在施工前應全面清理場地的雜物，保證場地具有足夠的平整性。此外，沿航道護岸的前線組織開挖作業(yè)，形成合適規(guī)格的基槽，相較于樁頂高程而言，實際成型的基槽底高程需比該值略小50cm。

圖1 鋼板樁擋墻結構圖

（3）施工設備的管理。以冷彎鋼板樁的尺寸、現(xiàn)場地質(zhì)條件、工作量為參考，選擇相適應的鋼板樁打設設備，在保證冷彎鋼板樁打設質(zhì)量的前提下盡可能提高效率，以便創(chuàng)造更可觀的經(jīng)濟效益。加強對施工設備的管理，保證設備穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)安全文明施工作業(yè)。

3.施工技術要點

3.1 靜壓植樁流程

場地平整→施工放線→挖出鋼板樁槽線→靜壓植樁。為保證鋼板樁擋墻的線型和垂直度需要注意以下措施：

（1）在施工初段的5～6根鋼板樁時，需利用配重基座來抵消初期鋼板樁壓入時的反作用力。將靜壓植樁機與配置基座連接，將配重物（一般為堆疊的鋼板樁）放置于基座的兩側，利用其總的重力作為反力植入第一根樁，之后每完成一根樁的植入作業(yè)后，對樁間小齒口咬合處進行一道20cm左右的焊接，以增強已植入鋼樁的整體性。當完成初期植入的5～6根鋼板樁后，取下配重、撤掉配重基座，螺旋鉆部位夾緊最新打入的鋼板樁，用控制器操控作業(yè)平臺的四套夾具夾住先前打好的四根鋼板樁，利用已植入的樁代替配重提供打樁時所需的反力。

（2）植樁過程中，當鋼板樁植入至規(guī)定的深度之后，進行樁間焊接，完成后松開四套主夾具，利用液壓系統(tǒng)使機身提升后沿滑道梁向前運行，夾住下一組四根樁，然后帶螺旋鉆的頭段松開夾具，吊車起吊鉆具，前進至下一個樁位點，重新放置鋼板樁開始新一輪植入作業(yè)。

3.2 沉樁要點

植樁移機時纜繩不要攀附在已植樁上；鉆孔靜壓時，保證鉆頭、夾具、樁三者軸線共線；植樁到達設計標高后，立即進行樁間焊接，以防樁在后續(xù)操作中發(fā)生傾斜，變位；植樁過程中，認真做好記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況，立即報工程師共同研究解決；植樁樁結束后及時回填鉆孔，完成樁基之間的焊接，減少樁身位移，改善施工期受力狀況。

3.3 變形觀測

鋼板樁植入完成后一定要設置變形觀測點對鋼板樁的位移進行有效控制。定期進行觀測，發(fā)現(xiàn)頂端位移量穩(wěn)定在50mm范圍內(nèi)，則說明該結構是穩(wěn)定的。如果發(fā)生超過允許位移的情況，一定要及時對鋼板樁進行加固處理。

3.4 錐形二片石倒濾回填

待鋼板樁結構施工完成后，進行錐形二片石倒濾回填，回填至頂標高接近36.6m時，進行碎石墊層與土工布倒濾層的鋪設，鋪設標高至37.2m。最后進行粘性土分層碾壓回填，回填至37.5m的航道設計頂標高位置。施工過程中應注意控制倒濾層材料堆放坡度，二片石回填料坡比為1：1.25，碎石墊層完成后坡比為1：1.5；回填碾壓分層厚度≤30cm，壓實度≥0.9。

4.冷彎鋼板樁沉降時的主要問題以及解決對策

4.1 法向傾斜

冷彎鋼板樁在施工期間易發(fā)生法向傾斜現(xiàn)象，其原因錯綜復雜，具體體現(xiàn)在以下五個方面：（1）運輸階段未采取有效的防護措施，導致冷彎鋼板樁在運輸途中受損；（2）堆放方式不合理，或是吊裝時發(fā)生變形；（3）施工過程中導向架變形，隨之影響冷彎鋼板樁，使其出現(xiàn)法向傾斜現(xiàn)象；（4）振動錘打設不合理，如打設方向不垂直；（5）施工現(xiàn)場地質(zhì)條件欠佳，使鋼板樁下部存在不同程度的扭轉(zhuǎn)。針對上述問題，需從各施工環(huán)節(jié)入手，采取全面的質(zhì)量控制措施：施工前檢查冷彎鋼板樁，確保尺寸、形狀都完全滿足要求；及時檢查導向架的使用情況，若存在異常之處則要及時處理；使用雙層導向架，此裝置可為冷彎鋼板樁的順利沉降提供重要幫助；現(xiàn)場配備經(jīng)緯儀，利用該儀器檢測樁傾斜度；打樁期間適時活動鋼板樁，以免樁下部偏轉(zhuǎn)；合理選擇打樁錘，保證其功率的合理性；做好地質(zhì)勘察工作，對于地質(zhì)條件欠佳區(qū)域，該處打設時應靈活調(diào)整速度。

4.2 帶樁現(xiàn)象

帶樁主要指的是在打入鋼板樁時由于擾動的存在而導致已打入的鋼板樁同時發(fā)生下沉，其原因在于冷彎鋼板樁的鎖扣對接不到位，此條件下相鄰鋼板樁側壓力較正常狀態(tài)明顯增加，兩者間形成較大的摩擦力，相比于土層對樁的阻力而言該摩擦力明顯更大，此時則會出現(xiàn)兩樁同時下沉的問題，使已打入的鋼板樁位置偏離預期要求。若施工中出現(xiàn)帶樁問題，需及時暫停施工作業(yè)，將存在問題的鋼板樁拔出并再次對接鎖扣。此外，還可通過焊接的手段處理兩個鎖扣，此時下沉阻力明顯提高，可有效避免帶樁問題。

4.3 軸向傾斜

鋼板樁沉降過程中，軸向傾斜是極為普遍的問題，其原因在于：打擊位置的設定不夠合理，該處與已打入鋼板樁的鎖扣摩擦力作用點無法保持一致，在此影響下，鋼板樁將向著前進方向出現(xiàn)較明顯的傾斜。導向架可提供固定功能，因此可保證鋼板樁上部維持穩(wěn)定，但樁體下部遇到的地層存在軟硬分布不均的情況時，則會發(fā)生彎曲，此時鋼板樁軸線長度延長，伴有傾斜現(xiàn)象。鋼板樁上方的土層壓力分布存在較明顯的規(guī)律，即在深度增加的同時伴有壓力加大的變化趨勢，因此鋼板樁將受到推擠作用，受力狀態(tài)失衡從而發(fā)生傾斜。針對此類問題，施工期間必須及時檢查鋼板樁，要求垂直度和傾斜度都完全滿足要求。實際施工中，可在先插入的樁頂處設置方孔，再利用葫蘆反向拉伸，使鋼板樁上部恢復至原位。

4.4 因地質(zhì)條件造成沉樁困難

本工程施工條件較差，存在大量淤泥質(zhì)粘土，在此條件下展開沉樁作業(yè)時極容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，明顯加大沉樁難度。對此，可通過如下方法加以解決：一是澆水法，施工期間向鋼板樁孔位處注適量水，在水的介質(zhì)作用下減小樁身摩擦力，以便快速沉樁；二是引孔法，打設鋼板樁后將其向上拔出，按照此方式重復操作多次，在指定樁位處形成樁孔，此時將冷彎鋼板樁套上鎖扣并正式打設，應用此方法后，沉樁過程中的阻力明顯減小，給冷彎鋼板樁的沉樁提供了良好施工條件。

5.結束語

綜上所述，冷彎鋼板樁航道護岸施工技術的應用效果較好，通過冷彎鋼板樁的作用可維持護岸整體結構的穩(wěn)定性。但作為一項新型技術，施工單位應從實際情況出發(fā)，合理優(yōu)化細節(jié)，加強施工質(zhì)量控制，以便提高航道護岸施工質(zhì)量，推動航港建設事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。