中山市馬鞍北島海堤護(hù)岸U型板樁施工技術(shù)分析

摘要：為深入探究U型板樁在濱海（河）整治項(xiàng)目中的應(yīng)用，結(jié)合中山市翠亨新區(qū)濱河整治項(xiàng)目，針對U型板樁因潮汐水位變化等因素而存在的海上施工困難、質(zhì)量和安全無法保障等問題，研發(fā)并應(yīng)用了U型板樁裝配式冠梁施工技術(shù)和潮汐監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)等。結(jié)果表明，上述工程措施可以成功解決項(xiàng)目難題，可提高施工質(zhì)量和效率，并加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，工程解決思路和經(jīng)驗(yàn)可供類似項(xiàng)目借鑒。

關(guān)鍵詞：U型板樁； 海堤護(hù)岸； 潮汐影響； 施工工藝

中圖法分類號(hào)：TV553

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.S1.007

文章編號(hào)：1006-0081（2024）S1-0020-03

0 引 言

相比于傳統(tǒng)的放坡式堤防加固，直立式堤防加固后的海堤強(qiáng)度和穩(wěn)定性更高，耐海水沖刷與侵蝕更強(qiáng)，可減少滲漏、塌陷等安全質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。在沿海城市，船廠碼頭和居民建筑通常較密集。若要重新調(diào)整和修筑海岸線，直接退堤的拆遷量和施工場地較大，影響周邊群眾［1］。相比之下，采用直立式護(hù)岸可以減少拆遷量，縮短工期，減少對周邊的影響。U型板樁是一種較為常用的直立式護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)具備受力性能良好、可工廠化生產(chǎn)和止水性好等優(yōu)點(diǎn)［2］。本文以中山市翠亨新區(qū)濱河整治水利工程馬鞍北島海堤護(hù)岸為例，針對海上U型板樁項(xiàng)目作業(yè)因受潮汐水位變化影響大，施工過程存在一定困難、施工質(zhì)量和安全無法保障等問題，研究相應(yīng)施工解決方案。

1 工程概況

中山市翠亨新區(qū)濱河整治水利工程（北部標(biāo)段）項(xiàng)目（以下簡稱“中山水利項(xiàng)目”）主要建設(shè)內(nèi)容包括海堤加固、河涌整治、水閘及泵站、濱水景觀等。其中，馬鞍北島外圍海堤線長17.89 km，內(nèi)部河堤總長11.89 km，新建水閘6座、船閘2座，新建茅龍水道泵站1座，濱水景觀設(shè)計(jì)面積約145.64 hm2。項(xiàng)目建設(shè)工期3 a。該工程地理位置見圖1。

工程位于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，氣溫適中，降雨量豐富但分配不均，易出現(xiàn)春旱夏澇，風(fēng)向多變，最大風(fēng)速可達(dá)47 m/s。

工程區(qū)位于洪奇瀝水道入?？谔帲軡q（退）潮影響大，水體為半咸半淡，沿岸堤防常年受海水的沖刷與侵蝕，施工環(huán)境較差，且受潮汐水位變化影響，施工難度較大。

2 U型板樁施工存在問題

通過工程實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)U型板樁施工過程存在以下4個(gè)方面的重難點(diǎn)問題。

2.1 潮水水位變化過大

由于工程水位變化無常，施工的難度加大，其中壓頂梁（冠梁）是施工難點(diǎn)之一。

當(dāng)漲潮完全沉入水下時(shí)，模板混凝土現(xiàn)澆工藝難以進(jìn)行。受潮汐影響，作業(yè)時(shí)間短，易導(dǎo)致“窩工”。另外，海水會(huì)侵蝕和沖刷未完全凝結(jié)和養(yǎng)護(hù)的混凝土，給工程質(zhì)量帶來隱患。

2.2 海上風(fēng)浪大

工程所在區(qū)域?yàn)榈途暥葋啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，四季多風(fēng)，其中春、夏、秋三季多東南風(fēng)，冬季多北風(fēng)。多年平均最大風(fēng)速為19.3 m/s，而100 a一遇最大風(fēng)速為47 m/s。在板樁施工季節(jié)，恰逢風(fēng)雨季，海上風(fēng)浪對施工船的影響較大。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在有風(fēng)天氣和無風(fēng)天氣施工時(shí)，板樁樁身垂直度的合格率存在較大差距，具體如表1所示。

2.3 導(dǎo)向架設(shè)不合理

檢查施工記錄和資料后，使用魚骨圖并從多個(gè)方面分析U型板樁施工問題，發(fā)現(xiàn)樁身垂直度較差是主要問題。導(dǎo)軌架設(shè)對板樁垂直度的影響很大，目前的導(dǎo)軌設(shè)計(jì)不能滿足要求，需要改進(jìn)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)和配置，以提高板樁垂直度，確保施工質(zhì)量。

2.4 局部區(qū)域存在大量塊石影響施工

在U型板樁試樁過程中發(fā)現(xiàn)地段存在大量塊石。機(jī)械開挖發(fā)現(xiàn)東北側(cè)海堤下約2 m處含有大量直徑為30～100 cm的塊石，平均厚度約1 m，珠基高程0.5～-0.5 m，與地質(zhì)勘察報(bào)告不符。這些塊石成為板樁施工的障礙，導(dǎo)致板樁無法閉合，影響工程質(zhì)量和效果。

3 解決方案

U型板樁施工流程：安裝導(dǎo)向架→取樁→入導(dǎo)向架→調(diào)平板樁的垂直度→定位、壓緊→夾緊樁→復(fù)核樁平面及垂直度偏差→振動(dòng)沉樁→調(diào)整偏位→振動(dòng)沉樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高→施工記錄→下根樁。

3.1 針對潮水水位變化過大的解決方案

3.1.1 適用U型板樁的裝配式冠梁結(jié)構(gòu)

為了克服在臨海感潮區(qū)域，冠梁施工受潮汐影響嚴(yán)重的問題，研發(fā)了一種適用U型板樁的裝配式冠梁結(jié)構(gòu)。

該結(jié)構(gòu)冠梁橫截面形狀類似“H”形，其包含現(xiàn)澆槽、卯口、植筋孔、企口、觀測口等，如圖2所示。

該創(chuàng)新技術(shù)采用裝配式構(gòu)件，具有施工速度快、成本低、質(zhì)量穩(wěn)定和有安全保障等優(yōu)點(diǎn)，能縮短工期、提高效率，降低生產(chǎn)成本和材料消耗，同時(shí)減少手工操作誤差，保障施工安全。在海邊等特殊環(huán)境中，裝配式結(jié)構(gòu)更能減少海水浸沒和沖刷對施工的影響，提高安全性能。

3.1.2 潮汐水位變化監(jiān)測及智能預(yù)警系統(tǒng)

潮汐對濱海堤壩、水閘、河涌整治、岸線修復(fù)及市政管網(wǎng)建設(shè)等多個(gè)領(lǐng)域構(gòu)成重大影響。為應(yīng)對潮汐影響施工問題，研發(fā)出“潮汐水位變化監(jiān)測及智能預(yù)警V1.0”軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測潮汐變化，智能預(yù)警施工班組避開高水位時(shí)段，適用于多種沿海建設(shè)項(xiàng)目，有效提高施工效率、保障工程質(zhì)量和安全。該系統(tǒng)不僅應(yīng)用于U型板樁施工，還成功應(yīng)用于中山水利項(xiàng)目的預(yù)制混凝土柵欄板、仿木樁、防浪墻等沿海建設(shè)項(xiàng)目。

3.2 針對海上風(fēng)浪影響沉樁效果的解決方案

（1） 岸上增加兩根固定樁連接船身，調(diào)整船錨設(shè)置。在施工區(qū)域?qū)?yīng)岸上增設(shè)兩根固定樁，同時(shí)增大船首與船尾錨鏈的角度，適當(dāng)減少其長度，連接運(yùn)樁船與施工船，增加其穩(wěn)定度，減少左右晃動(dòng)。

（2） 適當(dāng)降低沉樁速度。在沉樁過程中適當(dāng)降低吊錘下降速度，防止一次貫入度過大造成樁身偏移，同時(shí)在全過程加強(qiáng)樁身垂直度的監(jiān)測，及時(shí)糾偏。

（3） 二次技術(shù)交底。對現(xiàn)場施工人員進(jìn)行二次交底，增強(qiáng)其質(zhì)量責(zé)任意識(shí)與施工作業(yè)水平，提升團(tuán)隊(duì)配合，提高工作效率。

3.3 針對導(dǎo)向架設(shè)不合理的解決方案

（1） 打設(shè)導(dǎo)向樁，采用GPS進(jìn)行定位。海面施工應(yīng)根據(jù)測放基線，利用水面施工機(jī)械先行施工安裝導(dǎo)向架，同時(shí)采用全站儀和GPS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。

（2） 減少導(dǎo)向架導(dǎo)軌間距，增加導(dǎo)軌高度。根據(jù)預(yù)制板樁規(guī)格尺寸，縮小導(dǎo)向架導(dǎo)軌間距為47 cm，減少2 cm；同時(shí)采用特制鋼材增加導(dǎo)軌高度。

（3） 導(dǎo)軌測量復(fù)核。導(dǎo)向架固定完畢后，先測量導(dǎo)向架中心坐標(biāo)，與待打板樁坐標(biāo)核對后，再進(jìn)行細(xì)部調(diào)整，直至滿足要求，然后進(jìn)行緊固。

3.4 針對大量塊石影響施工的解決方案

（1） 水上挖機(jī)清理塊石。依據(jù)U型板樁設(shè)計(jì)區(qū)域地質(zhì)勘探報(bào)告及原始地形地貌測量情況，采用水上挖機(jī)清理設(shè)計(jì)區(qū)域孤石或海底塊石至一定范圍，確保施工現(xiàn)場滿足U型板樁沉樁要求。

（2）塊石消納和回用。中山水利項(xiàng)目遵循“四節(jié)一環(huán)保”和“綠色施工”原則，“就近消納”處理塊石問題，以減少外運(yùn)。優(yōu)化修改了海堤和水閘所需

的“塊石”設(shè)計(jì)指標(biāo)，使大部分塊石可被回用和處理。小粒徑塊石用于海堤邊坡回填，中等粒徑塊石用于水閘防沖槽、混凝土框格填筑和漿砌擋墻施工，大粒徑塊石用于拋石護(hù)腳和便道路基填筑。在符合規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，這些措施更有助于提高施工效率和加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。

4 結(jié) 語

本文以中山水利項(xiàng)目為例，針對U型板樁施工的難點(diǎn)，研發(fā)相應(yīng)系統(tǒng)技術(shù)，成功提高了工程施工效率和施工質(zhì)量，并增強(qiáng)了施工的安全性。該解決方案不僅對U型板樁的施工具有指導(dǎo)意義，也可為其他類似工程提供一定的借鑒。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 吳國芳，羅林峰.鋼筋混凝土板樁在海塘防沖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2016（2）：86-88.

［2］ 孫蓓.U型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁在直立式護(hù)岸工程中的應(yīng)用［J］.中國水運(yùn)（下半月），2013，13（7）：239-240.