U形預應力混凝土板樁在黃浦江防汛墻中的應用

嚴燕娟

（上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司，上海市 200092）

0 引言

黃浦江作為上海市的母親河，跨越上海市中心城區。黃浦江兩岸的防汛墻不僅是城市防洪體系中的重要一環，也是城市濱水岸線中的堅實基礎。黃浦江防汛墻通常在原岸線位置加固改造，樁基根據周邊環境采用灌注樁或者預制混凝土樁基。但防汛墻需根據規劃河道藍線調整設計岸線時，尤其是在地質條件較差的區域，與灌注樁施工周期長、成本高，普通預制混凝土樁抗彎截面小，難以滿足防汛墻結構安全要求的特性相比，U形預應力混凝土板樁在使用性能、經濟效益、施工周期等方面擁有了明顯的優越性。

本文以徐匯濱江張家塘港河口改道防汛墻設計為例，探討U形預應力混凝土板樁在黃浦江防汛墻工程中的應用。

1 工程背景

張家塘港是黃浦江左岸的一條重要支流，位于徐匯濱江公共開放空間自然體驗區的核心位置。原河口與黃浦江夾角大約呈45°，斜交匯入黃浦江。根據最新規劃河道藍線，河口處岸線大幅度調整，調整后河口與黃浦江基本正交，北岸向河道內推進最遠26 m，南岸向陸域內退后最遠56 m，調整水域面積共計約6 000 m2，涉及調整岸線長度南北兩岸共366 m（見圖1）。

圖1 張家塘港河口平面布置圖

2 設計方案

2.1 樁型比選

防汛墻樁型需保證承載和抗滑等功能，黃浦江防汛墻常規樁型為鋼筋混凝土預制板、方樁、鉆孔灌注樁等。我國于2009年引進了U形預應力混凝土板樁生產技術，因為其抗彎性能好、經濟效益高、施工工期短等優點，已在河道護坡治理、航道護岸、港口碼頭、圍海造地、圈圍促淤、市政管道、城市基坑支護等工程中逐漸推廣[1-2]，但在黃浦江防汛墻建設中尚無先例。

這些樁型根據不同的使用情況，各有其特點（見表 1）。

表1 防汛墻樁型比較表

（1）普通鋼筋混凝土預制板、方樁。這是防汛墻結構中最為常規的一種樁型，由現場或工廠預制而成，運至現場定位后打入。具有質量較可靠，施工工藝簡單，可提前預制，工期短，對施工場地要求小，施工現場砂石、水泥漿污染少等優點。但該樁型在打入時，同樣存在對周圍土體的擠壓、振動、噪聲等現象。

（2）鉆孔灌注樁。由現場原位制作而成。具有適合各種復雜地質條件、噪聲小、無振動、無吊裝附加應力和打樁應力等問題。根據受力要求選擇大直徑獲得較大承載力等優點，特別在市區施工、周邊建筑物密集且距離工程較近的情況下，運用該樁型較為合適。但鉆孔灌注樁施工工藝相對復雜，需進行鉆孔，泥漿護壁、清孔，鋼筋籠制作、運輸、吊裝，混凝土澆筑等工序，施工周期長，若泥漿護壁和清孔處理不慎，易造成塌孔或樁基承載力降低。現場需設泥漿池，便于泥漿配制、循環和凈化。泥漿的排放和處理不當會對環境產生一定的影響。

（3）U形預應力混凝土板樁。采用U形結構截面形式，截面形式受力性能優良。不但提高了擋土截面，而且有效提高了結構高度，使截面慣性矩，抗彎剛度，抗彎、抗剪性能也得以大大提高；經濟效益明顯。結構的配筋率大大降低，截面結構形式先進，單樁擋土截面長度長。施工工期短，采用工廠化預制模式，工地機械化施工成型。施工工藝、適用地質范圍廣，成樁后截面美觀。根據現場地質條件，可采用靜壓、振動、錘擊樁等施工方式，嚴格控制施工質量，保證單樁之間的結合，使成型之后的板樁樁墻不但質量優良，更因結構截面形式錯落有致，而使墻壁具有美感。

由表2可見，與常規300×500鋼筋混凝土板樁相比，450m m高的U形鋼筋混凝土板樁截面面積僅為其1/2,而截面抗彎剛度則可達到其2倍；600m m高的U形鋼筋混凝土板樁截面面積為其3/5，而截面抗彎剛度可達到其4.5倍，有效控制樁頂位移。

表2 U形板樁與普通板樁性能參數對比表

張家塘港河口改道岸段因為整體岸線變化較大，尤其是北岸，根據最新規劃河道藍線調整后，防汛墻基礎基本位于原河道之內，改道段地質條件差，淤泥層厚。同時施工工期緊張，景觀豎向設計有高填土的荷載，更是對防汛墻結構提出了更高的要求，若處理不當，防汛墻極易產生位移變形。相比其他樁型，U形板樁的高強抗水平力性能和施工快的特性更為適合，故該段防汛墻改造時采用了U形預應力板樁與方樁結合的結構形式。

2.2 結構方案

該工程中新建高樁承臺結構，墻頂標高6.40 m，底板底標高2.50 m，底板厚0.6 m、寬4 m。前排樁基選用U形先張法預應力鋼筋混凝土板樁（h=600 m m），長19 m，后排為350 m m×450 m m×19 000 m m@1 200 m m鋼筋混凝土方樁。

張家塘港河口南岸為開挖段，先陸上施工防汛墻結構，待墻身強度達到要求后，再進行分層開挖。開挖時先挖較遠處，新建墻前保留一定寬度土臺，待墻體穩定時再對墻前泥面進行疏浚，老岸線防汛墻結構拆除。北岸為回填段，先清除表層浮泥1 m后分層回填，承臺及承臺后3 m范圍內先回填袋裝砂，上敷設300 g/m2土工布一層。再分層回填砂性土和黏性土并夯實，每層回填厚度不超過30 cm。老岸線墻頂鑿除至設計地坪標高。張家塘港防汛墻結構斷面圖如圖2所示。

3 施工過程中應注意的問題

（1）對張家塘港河口岸線進行調整，施工時應先做到先挖后填，即先完成南岸段防汛墻，再實施北岸，保證施工過程中黃浦江水面積不減小，保障現有的防汛安全和不降低河道調蓄功能。

（2）南岸岸線向水中推移時，新老岸線局部交叉，應局部拔除老岸線的樁基，避免影響新岸線的樁基施工，同時在新開河道內其他樁基應截除至規劃泥面線以下。

圖2 張家塘港防汛墻結構斷面圖

（3）張家塘港兩岸土壓力變化較大，無論開挖和回填都應做到分層開挖或回填，避免加（減）載劇烈，導致新建防汛墻產生位移。

（4）U形板樁為先張法預應力預制樁，對施工控制要求較高，樁身出現破損后，樁基預應力會有所損失，建議由專業施工單位進行沉樁。板樁若出現脫榫，應及時進行修補。

4 結語

該段防汛墻主體結構和墻后回填工作均已于2017年汛前實施完畢，已經安全度過了一個汛期，保證了徐匯濱江周邊地區的防洪安全。

在黃浦江改道河道中，U形預應力板樁優勢明顯：抗彎剛度大、整體性好，墻后高填土時也能有效控制樁頂位移；樁基工廠模塊化預制，相比于現場澆筑灌注樁等相同抗彎剛度的樁基，施工工期大大縮短。本文以徐匯濱江公共開放空間張家塘港河口改道防汛墻工程為例，介紹了U形板樁在黃浦江防汛墻中的應用，為以后類似工程提供參考和借鑒。