U型板樁在鄭集河輸水?dāng)U大工程中的應(yīng)用探討

朱太升 張 會 馬衣峰

水利工程是用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，達到除害興利目的而修建的工程。水利工程需要修建壩、堤、溢洪道、水閘及渡漕等不同類型的水工建筑物，以實現(xiàn)其目標(biāo)。水利工程施工質(zhì)量事關(guān)政治穩(wěn)定、社會安定和人民安居樂業(yè)，是保證水利事業(yè)持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展的重要前提。

一、U型板樁的特點

在水利堤壩施工中，支護結(jié)構(gòu)是重點施工內(nèi)容。U型板樁是一種新興的支護結(jié)構(gòu)，始于20世紀(jì)90年代的荷蘭、日本等國家，我國于2009年才開始在工程中應(yīng)用。目前，U型板樁廣泛應(yīng)用于航道護岸、海上圍堰、城市基坑圍護等工程中，取得了良好的工程效果。U型板樁采用變截面結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有壁薄、自重輕、抗彎性能優(yōu)等特點。其受力鋼筋采用預(yù)應(yīng)力鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼絞線，在滿足受力性能的前提下，節(jié)省了鋼筋的用量，降低了造價。U形板樁混凝土通常采用C60高強高性能混凝土設(shè)計，在滿足強度要求的同時提高了混凝土的耐久性。板樁成型采用振動成型排樁施工方法，施工快捷，既保證了施工質(zhì)量，又不因施工而破壞樁體，同時根據(jù)不同的地質(zhì)條件采取不同的輔助工藝（如采用高壓射水沉樁）進行施工，對周邊建筑及道路影響較小。其施工不受汛期和雨季等的影響，大大提高了河道護岸施工的效率。

二、U型板樁在水利工程中的應(yīng)用

1.工程概況

徐州市鄭集河連接豐縣大沙河和京杭運河，是徐州西北部重要的河道之一。其輸水?dāng)U大工程（銅山區(qū)）施工1標(biāo)段河道經(jīng)方案比較決定采用板樁護岸，板樁混凝土強度等級為C60。該工程板樁為薄壁型先張法預(yù)應(yīng)力混凝土U型板樁，板樁由預(yù)制廠生產(chǎn)。

2.施工設(shè)備的選擇

8m樁型采用挖掘機ZX-450型改裝350P振動錘施工，振動錘具有較大的沖擊能力，工作效率較高。根據(jù)太沙基有效應(yīng)力原理，振動錘在打樁時砂土層受震動液化，有效應(yīng)力將明顯降低，從而減小了沉樁阻力。其余樁型采用4.5T柴油錘擊法施工，柴油錘沖擊沉樁垂直度控制更有效，穿擊硬土層更實用，樁頭采用高密度橡膠做樁墊保護樁頭，必要時采用履帶吊配合喂樁。

3.施工工藝及方法

在沉樁施工前，應(yīng)對現(xiàn)場的測量控制基線點進行復(fù)核，根據(jù)現(xiàn)場情況進行施工平面坐標(biāo)控制點和高程基準(zhǔn)點的引測，進行沉樁施工基線的放樣。

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，從而保證施工效果達到設(shè)計要求，施工前應(yīng)根據(jù)施打的樁型焊接制作相應(yīng)規(guī)格的導(dǎo)向架及導(dǎo)向輪，導(dǎo)向架應(yīng)具有足夠的強度及剛度。

為了使樁連接緊密，打樁是最關(guān)鍵的工序，為此，采用振動錘相對于岸邊從一端向另一端單方向順序施工，以達到使樁緊密的效果。板樁采用單根施打的方式，在沉板樁前依據(jù)方向打設(shè)導(dǎo)向架，導(dǎo)向架采用工字型鋼，作為施打板樁的導(dǎo)向，并使板陰陽榫口緊密對接。板樁沉樁以標(biāo)高控制為主。

混凝土板樁的打入采用振動加射水的方法。射水在板樁打入過程中具有重要作用，高壓射水通過樁底噴嘴射出，不僅能沖松顆粒土和軟化黏土，降低樁底阻力，而且大量的回水順著樁體上冒，還能對混凝土板樁起到潤滑作用，減少打入過程中土層的摩阻力。

表1 沉樁允許偏差表

表2 樁實際偏差抽查情況統(tǒng)計表

沉樁過程中，電子經(jīng)緯儀應(yīng)架設(shè)于沉樁機械附近的兩個垂直方向上，嚴(yán)格控制樁身垂直度與樁頂平面位置。沉樁時，要保持起重機鋼絲線、夾持器、樁頭、樁身四者中心在同一直線上。沉樁開始入土2m時，觀測樁體是否偏位，若偏位，立即停機，調(diào)整樁位，可把樁體拔出，清障回填后重新沉樁；入土2m后，測量樁體是否偏位，若偏位，立即停機進行樁位校核后方可繼續(xù)施工。

柴油錘擊法沉樁的施工主要包括提垂吊樁和垂直打樁兩個步驟。樁機就位后應(yīng)平穩(wěn)垂直，樁中心線與打樁方向一致并檢查樁位是否正確，然后將樁錘和樁帽吊起，使錘底高于樁頂，以便進行吊樁。

吊樁用樁架上的卷揚機或吊車將樁提升就位，待樁頂送入樁帽后，樁和錘緩緩下滑，樁尖垂直對準(zhǔn)樁位中心，再將樁緩緩下放插入土中，分別從相互垂直的兩個方向用經(jīng)緯儀或用線錘調(diào)整樁在兩個方向的垂直度，使樁的垂直度在允許誤差范圍內(nèi)。

打樁宜采用重錘低擊方法，落距不宜超過1.8m。入土速度應(yīng)均勻，錘擊間隙時間不宜過長，否則會使樁身與土層之間摩擦力恢復(fù)，造成打樁困難。

4.板樁沉樁質(zhì)量控制

打樁屬于隱蔽工程，為確保工程質(zhì)量，必須對每根樁的施工進行全過程觀測，并做好記錄，當(dāng)樁下沉到接近設(shè)計標(biāo)高時，應(yīng)在規(guī)定的落距下，記錄錘擊一陣（10錘）后貫入度，確保貫入度在設(shè)計規(guī)定范圍內(nèi)。施工時以標(biāo)高控制為主，貫入度控制為參考。由于地勢有一定的起伏，樁頂標(biāo)高控制采用水準(zhǔn)儀控制，不可采用樁架劃線用目測方法控制標(biāo)高。

在沉樁時，錘擊樁機和樁宜保持在同一軸線上。加強對沉樁施工過程的觀測，對施工中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，做好記錄，并查明異常現(xiàn)象的原因，采取相應(yīng)的有效措施。沉樁完成時應(yīng)及時進行夾樁，以便樁基形成一個整體，并進行沉樁偏位的測量。由于鋼筋混凝土板樁是剛性體，軸線方向陰、陽榫錨固相連形成一堵地下墻體，所以定位樁的垂直度和穩(wěn)定性很關(guān)鍵，在施工過程中采用兩臺經(jīng)緯儀嚴(yán)格控制板樁的垂直度和平面位置，并按要求將定位樁沉到設(shè)計標(biāo)高，以確保定位樁的穩(wěn)定性。完成定位樁的施打后，逐根依次將下一根板樁套榫插入，然后一次性沉樁到設(shè)計標(biāo)高位置。板樁墻是連續(xù)的，每根樁的正位程度對后續(xù)樁的正常施打都有很大影響，在施打過程中應(yīng)確保沉樁質(zhì)量。具體要求如下：

（1）首先應(yīng)確保預(yù)制樁的強度和齡期滿足設(shè)計和規(guī)范要求。

（2）打樁前進行系統(tǒng)的軸線復(fù)合，板樁軸線偏差應(yīng)控制在±50mm以內(nèi)。檢查和調(diào)整夾樁裝置，以保證樁軸線符合要求，并防止板樁脫榫。

（3）用兩臺經(jīng)緯儀校正和監(jiān)控樁身垂直度。打樁開始至入土2m期間，發(fā)現(xiàn)偏斜及時停機調(diào)整，應(yīng)把樁拔出，清障回填后重新沉樁。樁體嚴(yán)重傾斜時，應(yīng)將樁拔出，用鋼樁定位，再將樁重新沉入。

（4）樁下端位于軟土?xí)r，以樁下端設(shè)計標(biāo)高為符合要求，樁頂允許偏差應(yīng)控制在±50mm范圍。板樁施打至接近規(guī)定標(biāo)高時，應(yīng)調(diào)節(jié)打拔樁機的振動參數(shù)來控制樁頂標(biāo)高。

（5）根據(jù)《板樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》（JTJ292-98），同時結(jié)合工程實際，該工程沉樁允許偏差應(yīng)符合表1要求。

三、U型板樁的施工效果

為了檢查沉樁效果，施工后對隨機抽取的10根樁的實際偏差進行了檢查，結(jié)果見表2。

從表2可以看出，所抽查的10根樁，除了1號樁外，其他9根樁的施工質(zhì)量全部符合允許偏差要求。經(jīng)調(diào)查得知，在施工1號樁時，由于操作工人對施工機械操作不熟練，加之責(zé)任心不強，從而導(dǎo)致施工質(zhì)量未達標(biāo)。

四、結(jié)語

采用變截面結(jié)構(gòu)設(shè)計的U型板樁，作為一種新興的支護結(jié)構(gòu)，盡管其壁薄、自重輕，但由于其采用預(yù)應(yīng)力鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼絞線，C60及以上高強高性能混凝土，故其不僅受力性能優(yōu)而且耐久性能好，在航道護岸、建筑基坑圍護等工程中得到了廣泛應(yīng)用，其施工設(shè)備、技術(shù)及工藝日趨成熟。但由于其在我國應(yīng)用時間較短，所以在完善設(shè)計理論、優(yōu)化板樁構(gòu)造、研發(fā)機械設(shè)備以及規(guī)范施工工藝等方面尚需進一步研究■