PC壁體樁支護、排水一體化技術在明渠施工中的應用

陳詞珊 （安徽水利開發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1. 技術特點及適用范圍

1.1 技術特點

采用PC壁體樁施工技術成型的排水明渠，由于占地面積小，不僅減少了永久征地，還大大減少了土方挖填量，更有利于水土保持。

該技術充分利用高強樁體入土性好的特點，采用靜力壓樁機可輕松施沉至設計要求的深度，施工安全性高，既利于標準化施工，又能快速、安全成型明渠。

PC壁體樁通過樁間密封孔灌注細石混凝土，和樁頂冠梁形成有機整體，更好地發(fā)揮了PC壁體樁抵抗橫向土體側壓力好的功能，能有效防止護壁后的土體滲水。成型后的排水明渠整齊、美觀、使用壽命長，支護、防滲效果好，投入使用后管養(yǎng)方便。

1.2 適用范圍

本技術適用于市政工程中的排水明渠方面的施工內容，在支護深度較深、地質條件差的環(huán)境中更為適用，尤其在有限空間內需快速成型的渠道施工方面有著明顯的優(yōu)勢。

2 工藝原理及工藝流程

2.1 工藝原理

①PC壁體樁支護、排水一體化施工技術，是將預制成型的PC壁體樁結構按照設計的平面位置，采用液壓靜力壓樁機施沉至設計要求的深度。

②PC壁體樁施沉完成后，進行樁間密封孔灌漿，施工樁頂冠梁結構，所有樁體緊密相連形成豎向整體墻板式結構，以達到溝渠開挖后可有效抵御兩側土體壓力的目的。

壁體樁斷面型式如圖1所示。

圖1 壁體樁斷面型式

2.2 工藝流程

施工準備→樁體施沉→樁間孔密封→樁頂冠梁施工→冠梁橫向支撐→渠道土方開挖→渠底系施作。

3 主要施工方法

3.1 施工準備

3.1.1 測量放樣

根據(jù)設計的平面布置圖，采用全站儀測放出每根PC壁體樁的樁位，并打設木樁或短鋼筋作為標志，同時在其上涂紅色油漆使標高明顯，并撒石灰圈定。樁機在移動過程中應盡量避免損壞樁位線，如有損毀應及時補測修復。

3.1.2 壁體樁進場驗收

樁體進場后，在廠商提供的合格證、質量保證書和型式試驗報告的基礎上，還應對樁體進行抽樣破損檢測驗收，確保樁體質量符合設計要求和規(guī)范規(guī)定。

3.2 PC壁體樁施沉

3.2.1 喂樁

采用汽車起重機將PC壁體樁吊入機架導向桿內，用壓梁樁帽將PC壁體樁固定，當PC壁體樁被吊入夾固鉗后，將樁徐徐下降，直到樁夾離地面10cm，然后將樁尖對準預先安裝在地面上的導向架，緩慢施壓下插，先沉入土體0.5～1m，此時停止施壓，再從PC壁體樁的兩個正交側面校正樁身垂直度，將樁身垂直度控制在1‰樁長之內且不大于10mm。

3.2.2 沉樁

PC壁體樁垂直度調整好后，啟動卷揚機收放鋼絲繩，將壓力通過壓梁樁帽施加到PC壁體樁頂，將樁逐漸沉壓入土中，如上部土層較松，需將起吊PC壁體樁用的綁扎鋼絲繩固定在PC壁體樁上，以防止PC壁體樁在其自重作用下突沉；施壓過程中，注意觀察樁身情況，確保軸心受力，若有偏心，需及時校正，壓樁宜持續(xù)進行，若中途間歇，時間不應超過1h。

3.2.3 送樁

當設計PC壁體樁頂標高低于地面標高時，采用專用樁筒送樁。

送樁方法：將送樁筒底端對準送樁樁頂（錐形導向頭套入PC壁體樁管內孔），然后施壓以便達到設計標高位置。樁頂標高應采用水準儀測量控制，如達不到設計預沉深度，需按既定最大壓力值繼續(xù)持荷5秒鐘以完成樁體施沉。

3.3 樁間密封孔灌注施工

壁體樁施打到位后，需及時封堵密封孔，阻斷樁后土體滲水通道，把單樁逐個連成整體，能更好地發(fā)揮壁體樁抵抗土體水平剪切力的作用。填縫采用微膨脹細石混凝土自密實灌注，由于孔深較深，為增強灌注效果，混凝土坍落度按18～22cm控制，渠底以上部分輔以插入式振動棒振搗密實。

3.4 樁頂冠梁施工

檢樁合格后進行樁頂冠梁施工，首先將樁頭冠梁位置開挖處理，開挖的寬度依照冠梁設計尺寸及樁頂設計高程為依據(jù)。為保證冠梁澆筑后的表觀質量，冠梁模板采用密肋木膠合模板，先支立單側模板，隨后按設計要求綁扎冠梁鋼筋，冠梁鋼筋需與樁頂內孔封堵鋼筋有效連接，并嚴格控制保護層厚度，最后封另一側模板，模板固定采用上下兩道直徑16mm對拉螺栓結合水平鋼管圍檁加固。模板、鋼筋工程經(jīng)檢驗合格后澆注混凝土，澆筑采用泵車澆筑，澆注混凝土時振搗密實，PC壁體樁頂以下1m深度范圍內需吊模進行預應力管內混凝土的振搗。澆筑完成后對冠梁及時進行覆蓋保濕養(yǎng)護。

圖2 樁間密封孔灌注施工

3.5 樁間臨時支撐

為了安全可靠地開挖渠道及施作渠底系，需對開挖前的冠梁進行臨時橫向支撐。橫向臨時支撐以60m為一個流水作業(yè)段進行設置，間距6m，采用Φ 609×16mm空心鋼管橫梁支撐，撐梁長度根據(jù)實測的渠頂內寬進行精細加工而成。撐梁使用吊車兩端吊起后，水平放至冠梁中間，兩端垂直頂在冠梁側面，撐梁端部與冠梁側面存在的微縫隙采用加墊薄木楔調節(jié)，另外在撐梁端部沿管身加焊一定長度的型鋼搭在冠梁頂面，以防止撐梁滑落。

3.6 渠道土方開挖

待冠梁強度達到100%時，方可開挖樁間土方，土方開挖采用1m3反鏟挖掘機全渠深分兩次開挖到位，土方運輸車停置在挖掘機側后方未挖渠道以外橫向距樁位距離不低于2m的部位，渠底預留5～10cm厚土方由人工配合清理、整平。

3.7 渠底系施作

3.7.1 渠底預留土方開挖

為防止超挖或機械擾動渠底，渠底預留10cm厚土方由人工根據(jù)設計的渠底縱坡值帶線開挖至設計渠底高程。

3.7.2 系梁和橫梁施工

系梁、橫梁施工與冠梁施工基本相同，根據(jù)設計尺寸分段施工，先綁扎鋼筋后支立模板最后澆筑混凝土，可以逐段施工，也可以間隔填空施工至全部完成。

4 工程質量控制

4.1 關鍵部位、關鍵工序的質量標準和技術要求

①施沉完成的壁體樁樁體應順直，直線段通長拉線檢測直線度偏差每20m不大于5mm；樁端面應平整、方正，與樁體保持垂直，樁尖應與樁中心重合。

②冠梁模板強度、剛度及其支架的穩(wěn)定性必須滿足規(guī)范規(guī)定要求，模板安裝尺寸偏差不大于5mm，垂直度偏差不大于H/1000mm（H為冠梁高度）。

③冠梁鋼筋的規(guī)格、型號、尺寸必須滿足設計要求和相關規(guī)范規(guī)定，主筋保護層偏差不大于2mm，主筋間距、排距和箍筋間距不大于5mm。

④壁體樁施打前應做好渠道中線、邊線和樁位線的復核，地面導向架的安裝位置應準確，固定牢靠，能確保樁體在施打過程中導向架始終能起到定位的作用。

⑤控制沉樁速率，一般控制在1m/min左右；樁體施沉過程中，應嚴格控制壁體樁的入土深度，既不能過入，也不能不足，樁端高程的允許偏差為0-100mm。

⑥冠梁施工完成后及時進行支撐制作安裝，支撐完成后方可進行渠道土方開挖，為確保兩側護壁應力的逐步緩慢釋放，開挖應嚴格分層，第一層開挖深度不大于2m，第二層開挖到渠底以上5～10cm，剩余部分由人工配合清理到位。

4.2 質量控制措施和方法

4.2.1 材料與設備的檢查

預制樁結構及現(xiàn)澆結構所用的混凝土和鋼筋（棒），應按設計要求和規(guī)范規(guī)定進行性能檢查。用于吊裝、沉樁和土方挖運的機械設備等應按監(jiān)理指示及相關規(guī)定進行性能檢查。

4.2.2 質量控制措施

①對樁體的外觀質量進行檢查，樁體的斷面尺寸、長度需符合設計要求，樁體表面應完好無損，端板應平整和樁身連接牢靠；樁體內在質量應通過檢查型式試驗報告、出場質量檢驗證書進行查驗，確保樁身強度、配筋的規(guī)格數(shù)量等應符合設計要求和規(guī)范規(guī)定。

②施工工藝檢查

在樁體施沉前按設計位置測放出渠道的中線、邊線和樁中心線，并做出明顯標示，根據(jù)測放結果安裝好導向架，并對導向架的位置、水平度等進行檢查；施沉過程中，對樁體垂直度和入土深度及時進行檢查，確保樁體準確施沉至設計深度。

③樁基施工質量檢查方法

壁體樁施沉到位后，及時檢查單根樁的位置和樁頂高程，架設全站儀在測量基樁上，分別照準標在樁頂板上的中心點，轉角和距離均滿足要求即為合格。

考慮到護壁施工的整體效果，需對壁體樁外觀質量進行檢查，直線度按每20m長度范圍內拉線檢查，偏差不大于5mm；護壁的平整度用3m靠尺檢測，偏差不大于10mm；冠梁頂部應平整，高低差不大于5mm。

5 工程實例

由安徽水利開發(fā)有限公司承建的福建南濱大道管線及路面（附中到白沙段）工程、蚌埠市城市排水防澇工程和G329PPP項目中環(huán)線西南環(huán)工程等工程，是具有道路交通、城市水系治理和美化城市生態(tài)景觀等綜合效益的市政公用工程。其中的線外改溝、改河和排水明渠工程渠道設計寬度2～4m，設計深度3～5m，設計排水流量均不低于5m3/s。施工均采用了PC壁體樁支護、排水一體化施工工藝進行明渠施工，通過先沉樁護壁后支撐再分層開挖的方法成型排水明渠，不僅施工過程簡單易組織，還避免了由于先開挖后施工渠壁帶來的臨時占地多、基坑安全隱患和后期回填等一系列問題，更減少了“三廢”的排放，推動了工程環(huán)境保護和水土保持建設。節(jié)省了大量勞動力和不可再生資源。產(chǎn)生了顯著的環(huán)保、節(jié)能效益，提高了工作效率，加快了工程施工進度，早日提供道路交通也為當?shù)鼐用竦纳?、生產(chǎn)創(chuàng)造了更多的社會效益。工程質量優(yōu)良，自投入使用以來運行情況良好。

6 結語

采用PC壁體樁支護、排水一體化施工技術成型的排水明渠，既能很好地加強軟土承載力，又不改變渠側土體固有的特性，是市政工程建設中快速實施改溝、改河和明渠工程的一種先進的方法。