生態U型板樁在水環境綜合整治工程中的應用

朱曉峰

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 三門峽 472000)

0 引 言

城市水環境污染問題已經成為制約城市發展的一個重要因素[1-3]。水環境污染影響到城市宜居環境的打造，同時，河道堵塞也將影響到城市排澇，容易造成城市出現洪澇災害。因此，針對水環境污染問題，采取科學、合理的方式加以改造，有利于恢復河道生態環境，改善城市人居環境，具有十分重要的意義[4-6]。

1 工程概況

工程項目為示范段河涌，起點為賢譚路交博愛東路路口，下游接至大布涌。河涌U型板樁護岸整治長度900m，新建堤頂道路877m，河道清淤長度1278.8m，景觀綠化長度900m，景觀綠化范圍約12000m2，博愛路北側排水涌整治長度85.5m。

2 涌頂高程

按照歷史高水位2.60m，加上風浪爬高0.473m 和安全超高0.3m(允許越浪)，相應堤頂高程 3.373m，比較符合現狀實際，同時與該工程終點“大布涌高邊電排站至機場涌橫譚橋段整治工程”項目高程銜接；所以本段涌基高程確定為3.50m，其中涌基面高程3.30m，凸起的0.2m 的路緣石視為防浪墻。

圖1 項目區范圍

3 河涌斷面設計

3.1 斷面形式選擇

河涌斷面形式主要由梯形、矩形、復式三種形式，對河涌斷面狹窄，過流能力不足且受兩岸建筑限制，拆遷困難，已不可能拓寬的河段，可采用矩形斷面。對過流斷面滿足要求，流經鄉村、田野、農業耕作區的河道，要盡可能維持河道原有的形態，按梯形斷面整治。上述兩種情況以外的河段宜采用復式斷面，常水位以下采用矩形截面，砌筑直墻，常水位以上采用草皮護坡。本次整治河涌天然岸坡較陡，土質疏松，植被較差，易產生水土流失。擬采用以下復式斷面：在1.50m標高以下采用直墻形式(根據《南海區城市排水防澇設施建設規劃》表5.4.1-1，河道的控制水位為1.50m，板樁頂標高按1.50m控制，同時在此高程下從板樁頂可按不陡于1∶2緩坡比分別與本項目新建堤頂道路及現狀博愛東路人行道進行銜接)，起到護岸、抗沖刷效果，并營造良好感官護岸效果功能，減少雜物垃圾滯留。1.50m以上采用1∶2.0-2.5緩坡形式，植草護坡并結合景觀改造，滿足生態要求。

3.2 斷面方案比選

河涌結構形式一般有剛性護岸結構和生態型護岸結構兩種，剛性護岸結構一般有鋼筋混凝土混凝土擋墻、漿砌石擋墻(但砌筑質量及耐久性難以保證，新建河道已較少采用)、仿木樁，生態型護岸一般有格賓石籠擋墻、生態U型板樁等。為避免河岸呆板，豐富河岸形式，同時節省造價，擬對鋼筋混凝土擋墻、格賓石籠、密排松木樁及生態U型板樁進行比選。

1)方案一：鋼筋混凝土擋墻。

結構強度高，抗沖刷能力強，墻身材料少，施工質量易保證，但施工需安裝模板及鋼筋，施工期長、造價高。

2)方案二：格賓石籠擋墻。

造價低于鋼筋混凝土擋墻，根據部分已建工程經驗，格賓籠上易纏繞垃圾，植物難以生長，管養難度較高。

3)方案三：密排松木樁及仿木樁。

無需設置圍堰，造價較低，生態效果較好，適用于擋土高度較低的情況，樁間無陰陽榫連接，有產生水土流失的風險。

4)方案四：生態U型板樁墻。

生態U型板樁墻具有自鎖功能，可帶水作業，具備良好的抗沖刷能力，同時隔斷堤基滲漏通道，能快速施工使岸線成型，無需設置圍堰。同時板樁可設置花槽，種植挺水植物，以增加景觀效果。

3.3 方案比選

技術方面：河涌南北兩側均為現狀道路，采用其他擋土墻均需進行開挖挖除現狀涌基，無法安排施工交通，且需采用鋼板樁及圍堰等臨時措施。仿木樁及U型板樁適用于本項目，但如采用仿木樁，由于后期渠道需在現狀進行下挖清淤調坡，部分河段由于擋土高度高(懸臂段2.5-3.0m+斜坡段1.8m)，仿木樁樁間無陰陽榫連接，在擋土高度較大的情況下有產生水土流失進而導致堤基失穩坍塌的安全風險。同時，由于本項目終點渠道項目《大布涌高邊電排站至機場涌橫譚橋段整治工程》同樣采用U型板樁岸墻，采用U型板樁可保證兩段渠道岸墻順利銜接。

造價方面(擋墻含鋼板樁支護)：鋼筋混凝土擋墻>U型板樁墻>密排仿木樁=格賓石籠擋墻。

工期方面：鋼筋混凝土擋墻>格賓石籠擋墻>密排仿木樁=U型板樁墻。

景觀效果：U型板樁墻=密排仿木樁>格賓石籠擋墻>鋼筋混凝土擋墻。

經技術、造價、工期和景觀比選，雖然U型板樁岸墻每延米造價略高于仿木樁，但從整體安全性和工程銜接性角度來講更適用于本項目，且更具生態性。故推薦U型板樁墻作為該段整治河岸主要擋墻結構。

4 生態U型板樁施工方案

4.1 施工場地

對于起點段部分U型板樁，由于基巖面較高及可能存在的孤石影響，為了保證板樁嵌固深度需進行引孔。同時因渠道南側為防汛道路、臨近村民出行不可長期占用，同時現狀河道內土質較為軟弱，U型板樁施工考慮到現狀河道內設置打樁平臺進行施工，從渠道末端向渠道起點推進，打樁平臺為租用的水上施工鉤機平臺，租用時間按5個月計。

4.2 U型板樁施工安排及關鍵節點控制

為了滿足板樁堆放和履帶吊車作業安全，施工作業開始前，采用反鏟挖掘機平整河岸場地并壓實，若有需要可鋪設路基板。之后，施工設備、材料即可進場。根據測量成果，施放定位型鋼，定位型鋼垂直度偏差不宜超過1/200，定位型鋼上端應超過生態U型板板頂標高0.5-1.0m。安裝鋼圍檁架，安裝過程中要控制好鋼圍檁與板樁側壁接觸的導向段(400mm厚)的垂直度，鋼圍檁的內側壁間距控制在455mm。板縫間扣合嚴密，施工過程需采用水平緊固裝置，板樁打設至設計標高后，應與前一根樁連接成一板樁墻體。

4.3 U型板規格

擬采用板樁為U形斷面,幅寬為1020mm、截面厚度為450mm。鋼筋混凝土板樁允許偏差值：橫截面相對兩邊之差5mm；凸榫和凹榫±3mm；保護層厚度±5mm；樁尖對樁軸線位移10mm；樁身彎曲矢高≤0.1%且樁長≤10mm。

4.4 沉樁施工

沉樁施工總體流程見圖2。

圖2 沉樁施工流程

1)基線測量：在沉樁施工前，對現場的測量控制基線和基線點進行復核，根據現場情況進行施工平面坐標控制點和高程基準點的引測，及進行沉樁施工基線的放樣。

2)施工場地平整。

3)板樁定位：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。需加工導向架，導向架如下圖3所示：

圖3 板樁定位圖

4)沉樁：為了保證生態U型樁之間緊密連接，沉樁作業十分重要。根據場地情況，從經濟、技術角度考慮采用振動錘單向施工。板樁采用單根施打的方式，沉樁作業之前，根據方向架設導向架，并保證板陰陽榫口緊密連接。板樁沉樁施工主要以板頂標高作為控制因素。沉樁作業時，樁錘和樁宜位于同一軸線。沉樁施工過程中，應當加強觀測手段，及時記錄，若出現異常現象，應及時查明原因，并采取相關治理措施后。沉樁完成時測量沉樁偏位，測量結果應滿足相關規范要求。

5)監測：

為加強對U型板樁生態護岸運用情況的監測，需對U型板樁設置沉降、位移觀測點。主要的監測項目有巡視檢查、變形監測。具體監測布置如下：①巡視檢查，按照規范要求對河岸進行巡視檢查，主要檢查護岸結構及人行交通橋伸縮縫等特殊部位的裂縫開合、傾斜、錯動等情況；②沉降監測，監測采用水準法，利用精密水準儀進行監測。主要對護岸結構進行沉降監測，每200m 布置一個測點，并在現場布設一個雙金屬標作為水準基點，兼做起測基點。

5 結 論

結合工程實際情況，選擇了鋼筋混凝土擋墻、格賓石籠擋墻、密排松木樁及仿木樁、生態U型板擋墻4種河涌斷面型式，從經濟、技術、工期、生態等角度進行比選；采用生態U型板方案具有生態效益好、技術可實施性強等優勢，作為推薦方案。在施工過程中，應當嚴格按照相關規范及施工要點要求進行，以保證工程建設質量。