PC壁體樁支護、排水一體化技術(shù)在明渠施工中的應(yīng)用

陳詞珊 （安徽水利開發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1. 技術(shù)特點及適用范圍

1.1 技術(shù)特點

采用PC壁體樁施工技術(shù)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(shù)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(shè)計要求的深度，施工安全性高，既利于標(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(shù)適用于市政工程中的排水明渠方面的施工內(nèi)容，在支護深度較深、地質(zhì)條件差的環(huán)境中更為適用，尤其在有限空間內(nèi)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(shù)，是將預(yù)制成型的PC壁體樁結(jié)構(gòu)按照設(shè)計的平面位置，采用液壓靜力壓樁機施沉至設(shè)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(jié)構(gòu)，所有樁體緊密相連形成豎向整體墻板式結(jié)構(gòu)，以達到溝渠開挖后可有效抵御兩側(cè)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(zhǔn)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(zhǔn)備

3.1.1 測量放樣

根據(jù)設(shè)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(shè)木樁或短鋼筋作為標(biāo)志，同時在其上涂紅色油漆使標(biāo)高明顯，并撒石灰圈定。樁機在移動過程中應(yīng)盡量避免損壞樁位線，如有損毀應(yīng)及時補測修復(fù)。

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(zhì)量保證書和型式試驗報告的基礎(chǔ)上，還應(yīng)對樁體進行抽樣破損檢測驗收，確保樁體質(zhì)量符合設(shè)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(dǎo)向桿內(nèi)，用壓梁樁帽將PC壁體樁固定，當(dāng)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(zhǔn)預(yù)先安裝在地面上的導(dǎo)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(cè)面校正樁身垂直度，將樁身垂直度控制在1‰樁長之內(nèi)且不大于10mm。

3.2.2 沉樁

PC壁體樁垂直度調(diào)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(yīng)超過1h。

3.2.3 送樁

當(dāng)設(shè)計PC壁體樁頂標(biāo)高低于地面標(biāo)高時，采用專用樁筒送樁。

送樁方法：將送樁筒底端對準(zhǔn)送樁樁頂（錐形導(dǎo)向頭套入PC壁體樁管內(nèi)孔），然后施壓以便達到設(shè)計標(biāo)高位置。樁頂標(biāo)高應(yīng)采用水準(zhǔn)儀測量控制，如達不到設(shè)計預(yù)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(shè)計尺寸及樁頂設(shè)計高程為依據(jù)。為保證冠梁澆筑后的表觀質(zhì)量，冠梁模板采用密肋木膠合模板，先支立單側(cè)模板，隨后按設(shè)計要求綁扎冠梁鋼筋，冠梁鋼筋需與樁頂內(nèi)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(cè)模板，模板固定采用上下兩道直徑16mm對拉螺栓結(jié)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?xí)r振搗密實，PC壁體樁頂以下1m深度范圍內(nèi)需吊模進行預(yù)應(yīng)力管內(nèi)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(shè)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(nèi)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(cè)面，撐梁端部與冠梁側(cè)面存在的微縫隙采用加墊薄木楔調(diào)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(cè)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(yù)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(yù)留土方開挖

為防止超挖或機械擾動渠底，渠底預(yù)留10cm厚土方由人工根據(jù)設(shè)計的渠底縱坡值帶線開挖至設(shè)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(shè)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(zhì)量控制

4.1 關(guān)鍵部位、關(guān)鍵工序的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求

①施沉完成的壁體樁樁體應(yīng)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(yīng)平整、方正，與樁體保持垂直，樁尖應(yīng)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(shè)計要求和相關(guān)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(yīng)做好渠道中線、邊線和樁位線的復(fù)核，地面導(dǎo)向架的安裝位置應(yīng)準(zhǔn)確，固定牢靠，能確保樁體在施打過程中導(dǎo)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(yīng)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(cè)護壁應(yīng)力的逐步緩慢釋放，開挖應(yīng)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(zhì)量控制措施和方法

4.2.1 材料與設(shè)備的檢查

預(yù)制樁結(jié)構(gòu)及現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)所用的混凝土和鋼筋（棒），應(yīng)按設(shè)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(shè)備等應(yīng)按監(jiān)理指示及相關(guān)規(guī)定進行性能檢查。

4.2.2 質(zhì)量控制措施

①對樁體的外觀質(zhì)量進行檢查，樁體的斷面尺寸、長度需符合設(shè)計要求，樁體表面應(yīng)完好無損，端板應(yīng)平整和樁身連接牢靠；樁體內(nèi)在質(zhì)量應(yīng)通過檢查型式試驗報告、出場質(zhì)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(yīng)符合設(shè)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(shè)計位置測放出渠道的中線、邊線和樁中心線，并做出明顯標(biāo)示，根據(jù)測放結(jié)果安裝好導(dǎo)向架，并對導(dǎo)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(zhǔn)確施沉至設(shè)計深度。

③樁基施工質(zhì)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(shè)全站儀在測量基樁上，分別照準(zhǔn)標(biāo)在樁頂板上的中心點，轉(zhuǎn)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(zhì)量進行檢查，直線度按每20m長度范圍內(nèi)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(yīng)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(shè)計寬度2～4m，設(shè)計深度3～5m，設(shè)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(shè)。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(dāng)?shù)鼐用竦纳睢⑸a(chǎn)創(chuàng)造了更多的社會效益。工程質(zhì)量優(yōu)良，自投入使用以來運行情況良好。

6 結(jié)語

采用PC壁體樁支護、排水一體化施工技術(shù)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(cè)土體固有的特性，是市政工程建設(shè)中快速實施改溝、改河和明渠工程的一種先進的方法。