波浪樁在生態(tài)修復(fù)護(hù)岸加固工程中的應(yīng)用

劉永利，張家鑫，邵光輝

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276006）

沂河北島安全生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目，工程施工范圍位于沂河樁號(hào)69+385~69+585 處，進(jìn)島路東西寬16 m，南北長(zhǎng)240 m；環(huán)島路四周總長(zhǎng)910 m。原護(hù)岸為混凝土塊斜坡，基礎(chǔ)采用漿砌石，前期由于違建拆除，導(dǎo)致現(xiàn)有護(hù)岸損壞。為了防止汛期河道洪水對(duì)島沖刷，需對(duì)島四周進(jìn)行護(hù)岸加固。

本項(xiàng)目所在區(qū)表土層為大粒徑砂礫石覆蓋層及細(xì)砂層，設(shè)計(jì)采用M 波浪樁進(jìn)行護(hù)岸加固，波浪樁規(guī)格為W-CP-400-8，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80，約1 256 根，采用ZX450 挖掘機(jī)機(jī)械手臂振動(dòng)打樁機(jī)進(jìn)行沉樁作業(yè)。

1 波浪樁施工工藝

波浪樁是一種新型的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，本案例波浪樁截面呈半圓，成型方式采用M 型，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80，主筋采用預(yù)應(yīng)力混凝土鋼棒，其質(zhì)量符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒》（GB/T5223.3）。采用先張法工藝制作，在混凝土內(nèi)添加自主研發(fā)的高性能復(fù)合材料，優(yōu)化混凝土配方及養(yǎng)護(hù)工藝，經(jīng)離心成型和高溫養(yǎng)護(hù)后成樁。該樁具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）造型美觀。樁與樁拼接在一起錯(cuò)落有致而不單調(diào)，形狀為波浪狀，美觀性高。

2）施工速率快，經(jīng)濟(jì)高效，節(jié)約成本。采用工廠預(yù)制，機(jī)械垂直沉樁，施工效率高，減少各方面措施費(fèi)用，樁截面為拱形設(shè)計(jì)，極大增加擋土面積，相比傳統(tǒng)樁型經(jīng)濟(jì)效益好。

3）運(yùn)用靈活，根據(jù)實(shí)際工程情況，靈活調(diào)整樁長(zhǎng)，確保樁端進(jìn)入穩(wěn)定土層，穩(wěn)定性強(qiáng)，同時(shí)可減少傳統(tǒng)施工中軟基處理工程費(fèi)用。

4）施工速度快，開挖基槽后直接采用樁基沉樁，施工方式便捷高效。

1.1 波浪樁施工工藝

1）調(diào)度波浪樁施工機(jī)械進(jìn)場(chǎng)就位（引孔機(jī)、打樁機(jī)、挖掘機(jī)），同時(shí)清除及平整作業(yè)區(qū)域場(chǎng)地，保證機(jī)械正常作業(yè)。

2）技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，放線標(biāo)示出基槽開挖輪廓線。

3）波浪樁施工范圍內(nèi)的地層地質(zhì)情況大致分為3 層，首層為北島擴(kuò)建時(shí)填筑的建筑棄渣，第二層為原護(hù)岸混凝土塊斜坡，第三層為砂礫石覆蓋層。為保證波浪樁順利施工，需將第一層和第二層建筑棄渣及混凝土塊開挖清除，基槽開挖至砂礫石覆蓋層后停止作業(yè)，平整基槽，準(zhǔn)備進(jìn)行下道工序施工。

4）技術(shù)人員根據(jù)監(jiān)理復(fù)測(cè)確認(rèn)后的測(cè)量控制點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，采用GPS 將波浪樁樁位控制線及樁位控制點(diǎn)分段標(biāo)示在基槽平面上。

5）引孔機(jī)就位，調(diào)整作業(yè)角度，在樁位控制點(diǎn)上進(jìn)行引孔作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)指揮信號(hào)工跟蹤調(diào)度指揮，控制樁位位移及引孔鉆桿垂直度偏差在允許誤差范圍內(nèi)，確保引孔作業(yè)的有效實(shí)施。

6）打樁機(jī)就位，停在離打樁點(diǎn)就近的作業(yè)平臺(tái)，側(cè)向施工，便于觀測(cè)。采用逐根沉樁的方式，使用專用夾具，錘頭下降，開液壓夾口，夾起波浪樁，放置波浪樁、沉樁。

7）陸續(xù)引孔、沉樁。

1.2 施工過程控制要點(diǎn)

2021 年1 月，項(xiàng)目部通過試樁發(fā)現(xiàn)樁頂標(biāo)高及樁身垂直度控制效果不理想，偏差過大，一次成樁合格率低。經(jīng)過分析，得出影響因素如下：

1）其他同類工程波浪樁施工時(shí)采用的是安裝定制導(dǎo)向架及全站儀輔助校核的方式來提高波浪樁沉樁垂直度，而本工程地質(zhì)復(fù)雜，需在開挖后狹小的基槽內(nèi)施工作業(yè)，以及波浪樁布設(shè)線路曲折、不規(guī)則，導(dǎo)致無法采用定制導(dǎo)向架，單純采用全站儀單方向校核控制無法達(dá)到要求。

2）波浪樁施工對(duì)地質(zhì)條件要求較高，適宜土質(zhì)為粉土、壤土、淤泥質(zhì)土，而本工程波浪樁施工范圍內(nèi)的地層主要為大粒徑砂礫石覆蓋層，在沉樁過程中受擠砂效應(yīng)的影響，導(dǎo)致沉樁到一定深度后無法下沉，樁頂標(biāo)高控制偏差大。

根據(jù)上述影響因素，項(xiàng)目部制定了相應(yīng)的對(duì)策和措施，具體如下：

1）針對(duì)“垂直度測(cè)量控制”方面，制定措施為調(diào)整樁身垂直度控制技術(shù)方案，進(jìn)行全員技術(shù)交底，要求嚴(yán)格按照新的技術(shù)方案進(jìn)行實(shí)施控制。打樁前在預(yù)制樁身上彈出兩條相互垂直的軸線，分別取同一根樁的三個(gè)測(cè)量控制點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)兩臺(tái)全站儀，分別在平行于軸線方向和垂直于軸線方向，兩站儀器夾角為90°，分別對(duì)準(zhǔn)預(yù)制樁上彈出的軸線，進(jìn)行跟蹤測(cè)量控制，確保樁身的垂直度；技術(shù)人員主動(dòng)縮小垂直度的控制偏差，控制在≤0.4%L（樁長(zhǎng)）范圍內(nèi)，如有偏差及時(shí)糾正，糾正后才能繼續(xù)沉樁。

2）針對(duì)“樁頂標(biāo)高控制”方面，制定措施為組織項(xiàng)目部質(zhì)量、施工和技術(shù)人員制定引孔施工方案，并向施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，增加每根樁樁側(cè)引孔次數(shù)至2~3 次，有效釋放砂的擠壓應(yīng)力，減小對(duì)沉樁的影響；沉樁施工過程中實(shí)時(shí)記錄壓樁沉樁速度，控制壓樁速度≤2 m/min，避免因超壓影響本樁的最終高程；同時(shí)技術(shù)人員用水準(zhǔn)儀跟蹤校核控制樁頂標(biāo)高，如有偏差及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整。

通過以上措施的實(shí)施，提高了M 型波浪樁施工質(zhì)量的過程控制，提高了一次成樁合格率，在施工質(zhì)量較好同時(shí)，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2 波浪樁沉樁質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定

目前，國(guó)家暫未制定統(tǒng)一的波浪樁沉樁質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，本項(xiàng)目對(duì)應(yīng)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工規(guī)范》（GB51004-2015）《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB50202-2018）以及設(shè)計(jì)要求，根據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究分析，補(bǔ)充了波浪樁沉樁質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。見表1。

表1 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

3 波浪樁施工注意事項(xiàng)

1）波浪樁施工時(shí)地質(zhì)勘察資料必須準(zhǔn)確、詳細(xì)。波浪樁在沉樁作業(yè)時(shí)如遇到不利地質(zhì)條件將會(huì)直接影響波浪樁無法繼續(xù)沉樁作業(yè)，對(duì)前期勘察報(bào)告中的地質(zhì)條件要求較高。

2）波浪樁施工時(shí)對(duì)沉樁質(zhì)量要求較高。例如：樁身垂直度、樁與樁之間的縫隙、樁頂標(biāo)高、順直度等。波浪樁在采用“M”型搭接方式時(shí)，往往沉樁后樁與樁之間會(huì)存在縫隙（≤2 cm），為防止后期因河水沖刷導(dǎo)致水土流失，本項(xiàng)目采取了在樁與樁交接部位形成的槽孔內(nèi)用閉孔泡沫板進(jìn)行封堵處理的方法，槽孔寬度約14 cm，因本項(xiàng)目波浪樁施工范圍基槽開挖深度已達(dá)到河床以下，所以封堵深度按樁頂至基槽底之間的長(zhǎng)度即可。具體做法為：將尺寸為2.0 m×1.0 m 的閉孔泡沫板分別裁剪成2 m×0.14 m 的條形板，清理樁與樁之間形成的槽孔，涂抹強(qiáng)力膠，在槽孔內(nèi)自下而上粘貼條形閉孔泡沫板，使條形閉孔泡沫板高出樁頂2 cm。

4 結(jié) 語

傳統(tǒng)生態(tài)護(hù)岸一般采用格賓石籠擋墻護(hù)岸等，多為干地施工工藝，需進(jìn)行圍堰填筑和基坑排水，費(fèi)用高，工序繁雜，工期長(zhǎng)。另外該項(xiàng)目處于沂河主河道內(nèi)，填筑圍堰需進(jìn)行洪評(píng)及相關(guān)部門批準(zhǔn)，施工過程不可預(yù)見性因素較多。而通過采用波浪樁進(jìn)行護(hù)岸施工減少了圍堰及排水費(fèi)用，減少了繁雜的施工工序，加快了工期，經(jīng)濟(jì)高效，可謂是生態(tài)護(hù)岸工程必選的最佳方案（在地質(zhì)條件等允許的條件下）。