生態(tài)U型板樁在水環(huán)境綜合整治工程中的應(yīng)用

朱曉峰

(中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 三門峽 472000)

0 引 言

城市水環(huán)境污染問(wèn)題已經(jīng)成為制約城市發(fā)展的一個(gè)重要因素[1-3]。水環(huán)境污染影響到城市宜居環(huán)境的打造，同時(shí)，河道堵塞也將影響到城市排澇，容易造成城市出現(xiàn)洪澇災(zāi)害。因此，針對(duì)水環(huán)境污染問(wèn)題，采取科學(xué)、合理的方式加以改造，有利于恢復(fù)河道生態(tài)環(huán)境，改善城市人居環(huán)境，具有十分重要的意義[4-6]。

1 工程概況

工程項(xiàng)目為示范段河涌，起點(diǎn)為賢譚路交博愛(ài)東路路口，下游接至大布涌。河涌U型板樁護(hù)岸整治長(zhǎng)度900m，新建堤頂?shù)缆?77m，河道清淤長(zhǎng)度1278.8m，景觀綠化長(zhǎng)度900m，景觀綠化范圍約12000m2，博愛(ài)路北側(cè)排水涌整治長(zhǎng)度85.5m。

2 涌頂高程

按照歷史高水位2.60m，加上風(fēng)浪爬高0.473m 和安全超高0.3m(允許越浪)，相應(yīng)堤頂高程 3.373m，比較符合現(xiàn)狀實(shí)際，同時(shí)與該工程終點(diǎn)“大布涌高邊電排站至機(jī)場(chǎng)涌橫譚橋段整治工程”項(xiàng)目高程銜接；所以本段涌基高程確定為3.50m，其中涌基面高程3.30m，凸起的0.2m 的路緣石視為防浪墻。

圖1 項(xiàng)目區(qū)范圍

3 河涌斷面設(shè)計(jì)

3.1 斷面形式選擇

河涌斷面形式主要由梯形、矩形、復(fù)式三種形式，對(duì)河涌斷面狹窄，過(guò)流能力不足且受兩岸建筑限制，拆遷困難，已不可能拓寬的河段，可采用矩形斷面。對(duì)過(guò)流斷面滿足要求，流經(jīng)鄉(xiāng)村、田野、農(nóng)業(yè)耕作區(qū)的河道，要盡可能維持河道原有的形態(tài)，按梯形斷面整治。上述兩種情況以外的河段宜采用復(fù)式斷面，常水位以下采用矩形截面，砌筑直墻，常水位以上采用草皮護(hù)坡。本次整治河涌天然岸坡較陡，土質(zhì)疏松，植被較差，易產(chǎn)生水土流失。擬采用以下復(fù)式斷面：在1.50m標(biāo)高以下采用直墻形式(根據(jù)《南海區(qū)城市排水防澇設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》表5.4.1-1，河道的控制水位為1.50m，板樁頂標(biāo)高按1.50m控制，同時(shí)在此高程下從板樁頂可按不陡于1∶2緩坡比分別與本項(xiàng)目新建堤頂?shù)缆芳艾F(xiàn)狀博愛(ài)東路人行道進(jìn)行銜接)，起到護(hù)岸、抗沖刷效果，并營(yíng)造良好感官護(hù)岸效果功能，減少雜物垃圾滯留。1.50m以上采用1∶2.0-2.5緩坡形式，植草護(hù)坡并結(jié)合景觀改造，滿足生態(tài)要求。

3.2 斷面方案比選

河涌結(jié)構(gòu)形式一般有剛性護(hù)岸結(jié)構(gòu)和生態(tài)型護(hù)岸結(jié)構(gòu)兩種，剛性護(hù)岸結(jié)構(gòu)一般有鋼筋混凝土混凝土擋墻、漿砌石擋墻(但砌筑質(zhì)量及耐久性難以保證，新建河道已較少采用)、仿木樁，生態(tài)型護(hù)岸一般有格賓石籠擋墻、生態(tài)U型板樁等。為避免河岸呆板，豐富河岸形式，同時(shí)節(jié)省造價(jià)，擬對(duì)鋼筋混凝土擋墻、格賓石籠、密排松木樁及生態(tài)U型板樁進(jìn)行比選。

1)方案一：鋼筋混凝土擋墻。

結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗沖刷能力強(qiáng)，墻身材料少，施工質(zhì)量易保證，但施工需安裝模板及鋼筋，施工期長(zhǎng)、造價(jià)高。

2)方案二：格賓石籠擋墻。

造價(jià)低于鋼筋混凝土擋墻，根據(jù)部分已建工程經(jīng)驗(yàn)，格賓籠上易纏繞垃圾，植物難以生長(zhǎng)，管養(yǎng)難度較高。

3)方案三：密排松木樁及仿木樁。

無(wú)需設(shè)置圍堰，造價(jià)較低，生態(tài)效果較好，適用于擋土高度較低的情況，樁間無(wú)陰陽(yáng)榫連接，有產(chǎn)生水土流失的風(fēng)險(xiǎn)。

4)方案四：生態(tài)U型板樁墻。

生態(tài)U型板樁墻具有自鎖功能，可帶水作業(yè)，具備良好的抗沖刷能力，同時(shí)隔斷堤基滲漏通道，能快速施工使岸線成型，無(wú)需設(shè)置圍堰。同時(shí)板樁可設(shè)置花槽，種植挺水植物，以增加景觀效果。

3.3 方案比選

技術(shù)方面：河涌南北兩側(cè)均為現(xiàn)狀道路，采用其他擋土墻均需進(jìn)行開(kāi)挖挖除現(xiàn)狀涌基，無(wú)法安排施工交通，且需采用鋼板樁及圍堰等臨時(shí)措施。仿木樁及U型板樁適用于本項(xiàng)目，但如采用仿木樁，由于后期渠道需在現(xiàn)狀進(jìn)行下挖清淤調(diào)坡，部分河段由于擋土高度高(懸臂段2.5-3.0m+斜坡段1.8m)，仿木樁樁間無(wú)陰陽(yáng)榫連接，在擋土高度較大的情況下有產(chǎn)生水土流失進(jìn)而導(dǎo)致堤基失穩(wěn)坍塌的安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，由于本項(xiàng)目終點(diǎn)渠道項(xiàng)目《大布涌高邊電排站至機(jī)場(chǎng)涌橫譚橋段整治工程》同樣采用U型板樁岸墻，采用U型板樁可保證兩段渠道岸墻順利銜接。

造價(jià)方面(擋墻含鋼板樁支護(hù))：鋼筋混凝土擋墻>U型板樁墻>密排仿木樁=格賓石籠擋墻。

工期方面：鋼筋混凝土擋墻>格賓石籠擋墻>密排仿木樁=U型板樁墻。

景觀效果：U型板樁墻=密排仿木樁>格賓石籠擋墻>鋼筋混凝土擋墻。

經(jīng)技術(shù)、造價(jià)、工期和景觀比選，雖然U型板樁岸墻每延米造價(jià)略高于仿木樁，但從整體安全性和工程銜接性角度來(lái)講更適用于本項(xiàng)目，且更具生態(tài)性。故推薦U型板樁墻作為該段整治河岸主要擋墻結(jié)構(gòu)。

4 生態(tài)U型板樁施工方案

4.1 施工場(chǎng)地

對(duì)于起點(diǎn)段部分U型板樁，由于基巖面較高及可能存在的孤石影響，為了保證板樁嵌固深度需進(jìn)行引孔。同時(shí)因渠道南側(cè)為防汛道路、臨近村民出行不可長(zhǎng)期占用，同時(shí)現(xiàn)狀河道內(nèi)土質(zhì)較為軟弱，U型板樁施工考慮到現(xiàn)狀河道內(nèi)設(shè)置打樁平臺(tái)進(jìn)行施工，從渠道末端向渠道起點(diǎn)推進(jìn)，打樁平臺(tái)為租用的水上施工鉤機(jī)平臺(tái)，租用時(shí)間按5個(gè)月計(jì)。

4.2 U型板樁施工安排及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制

為了滿足板樁堆放和履帶吊車作業(yè)安全，施工作業(yè)開(kāi)始前，采用反鏟挖掘機(jī)平整河岸場(chǎng)地并壓實(shí)，若有需要可鋪設(shè)路基板。之后，施工設(shè)備、材料即可進(jìn)場(chǎng)。根據(jù)測(cè)量成果，施放定位型鋼，定位型鋼垂直度偏差不宜超過(guò)1/200，定位型鋼上端應(yīng)超過(guò)生態(tài)U型板板頂標(biāo)高0.5-1.0m。安裝鋼圍檁架，安裝過(guò)程中要控制好鋼圍檁與板樁側(cè)壁接觸的導(dǎo)向段(400mm厚)的垂直度，鋼圍檁的內(nèi)側(cè)壁間距控制在455mm。板縫間扣合嚴(yán)密，施工過(guò)程需采用水平緊固裝置，板樁打設(shè)至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)與前一根樁連接成一板樁墻體。

4.3 U型板規(guī)格

擬采用板樁為U形斷面,幅寬為1020mm、截面厚度為450mm。鋼筋混凝土板樁允許偏差值：橫截面相對(duì)兩邊之差5mm；凸榫和凹榫±3mm；保護(hù)層厚度±5mm；樁尖對(duì)樁軸線位移10mm；樁身彎曲矢高≤0.1%且樁長(zhǎng)≤10mm。

4.4 沉樁施工

沉樁施工總體流程見(jiàn)圖2。

圖2 沉樁施工流程

1)基線測(cè)量：在沉樁施工前，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量控制基線和基線點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行施工平面坐標(biāo)控制點(diǎn)和高程基準(zhǔn)點(diǎn)的引測(cè)，及進(jìn)行沉樁施工基線的放樣。

2)施工場(chǎng)地平整。

3)板樁定位：為控制好板樁墻的軸線位置、減少樁的平面扭曲和提高打樁效率。需加工導(dǎo)向架，導(dǎo)向架如下圖3所示：

圖3 板樁定位圖

4)沉樁：為了保證生態(tài)U型樁之間緊密連接，沉樁作業(yè)十分重要。根據(jù)場(chǎng)地情況，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)角度考慮采用振動(dòng)錘單向施工。板樁采用單根施打的方式，沉樁作業(yè)之前，根據(jù)方向架設(shè)導(dǎo)向架，并保證板陰陽(yáng)榫口緊密連接。板樁沉樁施工主要以板頂標(biāo)高作為控制因素。沉樁作業(yè)時(shí)，樁錘和樁宜位于同一軸線。沉樁施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)觀測(cè)手段，及時(shí)記錄，若出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)查明原因，并采取相關(guān)治理措施后。沉樁完成時(shí)測(cè)量沉樁偏位，測(cè)量結(jié)果應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

5)監(jiān)測(cè)：

為加強(qiáng)對(duì)U型板樁生態(tài)護(hù)岸運(yùn)用情況的監(jiān)測(cè)，需對(duì)U型板樁設(shè)置沉降、位移觀測(cè)點(diǎn)。主要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有巡視檢查、變形監(jiān)測(cè)。具體監(jiān)測(cè)布置如下：①巡視檢查，按照規(guī)范要求對(duì)河岸進(jìn)行巡視檢查，主要檢查護(hù)岸結(jié)構(gòu)及人行交通橋伸縮縫等特殊部位的裂縫開(kāi)合、傾斜、錯(cuò)動(dòng)等情況；②沉降監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)采用水準(zhǔn)法，利用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。主要對(duì)護(hù)岸結(jié)構(gòu)進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，每200m 布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，并在現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)一個(gè)雙金屬標(biāo)作為水準(zhǔn)基點(diǎn)，兼做起測(cè)基點(diǎn)。

5 結(jié) 論

結(jié)合工程實(shí)際情況，選擇了鋼筋混凝土擋墻、格賓石籠擋墻、密排松木樁及仿木樁、生態(tài)U型板擋墻4種河涌斷面型式，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、工期、生態(tài)等角度進(jìn)行比選；采用生態(tài)U型板方案具有生態(tài)效益好、技術(shù)可實(shí)施性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，作為推薦方案。在施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范及施工要點(diǎn)要求進(jìn)行，以保證工程建設(shè)質(zhì)量。