中山市馬鞍北島海堤護岸U型板樁施工技術分析

摘要：為深入探究U型板樁在濱海（河）整治項目中的應用，結合中山市翠亨新區濱河整治項目，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、質量和安全無法保障等問題，研發并應用了U型板樁裝配式冠梁施工技術和潮汐監測及預警系統等。結果表明，上述工程措施可以成功解決項目難題，可提高施工質量和效率，并加強環境保護，工程解決思路和經驗可供類似項目借鑒。

關鍵詞：U型板樁； 海堤護岸； 潮汐影響； 施工工藝

中圖法分類號：TV553

文獻標志碼：A

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

文章編號：1006-0081（2024）S1-0020-03

0 引 言

相比于傳統的放坡式堤防加固，直立式堤防加固后的海堤強度和穩定性更高，耐海水沖刷與侵蝕更強，可減少滲漏、塌陷等安全質量風險。在沿海城市，船廠碼頭和居民建筑通常較密集。若要重新調整和修筑海岸線，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岸結構形式，結構具備受力性能良好、可工廠化生產和止水性好等優點［2］。本文以中山市翠亨新區濱河整治水利工程馬鞍北島海堤護岸為例，針對海上U型板樁項目作業因受潮汐水位變化影響大，施工過程存在一定困難、施工質量和安全無法保障等問題，研究相應施工解決方案。

1 工程概況

中山市翠亨新區濱河整治水利工程（北部標段）項目（以下簡稱“中山水利項目”）主要建設內容包括海堤加固、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，濱水景觀設計面積約145.64 hm2。項目建設工期3 a。該工程地理位置見圖1。

工程位于亞熱帶海洋性季風氣候區，氣溫適中，降雨量豐富但分配不均，易出現春旱夏澇，風向多變，最大風速可達47 m/s。

工程區位于洪奇瀝水道入海口處，受漲（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

通過工程實地考察，發現U型板樁施工過程存在以下4個方面的重難點問題。

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）是施工難點之一。

當漲潮完全沉入水下時，模板混凝土現澆工藝難以進行。受潮汐影響，作業時間短，易導致“窩工”。另外，海水會侵蝕和沖刷未完全凝結和養護的混凝土，給工程質量帶來隱患。

2.2 海上風浪大

工程所在區域為低緯度亞熱帶季風氣候區，四季多風，其中春、夏、秋三季多東南風，冬季多北風。多年平均最大風速為19.3 m/s，而100 a一遇最大風速為47 m/s。在板樁施工季節，恰逢風雨季，海上風浪對施工船的影響較大。經過調查發現，在有風天氣和無風天氣施工時，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 導向架設不合理

檢查施工記錄和資料后，使用魚骨圖并從多個方面分析U型板樁施工問題，發現樁身垂直度較差是主要問題。導軌架設對板樁垂直度的影響很大，目前的導軌設計不能滿足要求，需要改進導軌設計和配置，以提高板樁垂直度，確保施工質量。

2.4 局部區域存在大量塊石影響施工

在U型板樁試樁過程中發現地段存在大量塊石。機械開挖發現東北側海堤下約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，與地質勘察報告不符。這些塊石成為板樁施工的障礙，導致板樁無法閉合，影響工程質量和效果。

3 解決方案

U型板樁施工流程：安裝導向架→取樁→入導向架→調平板樁的垂直度→定位、壓緊→夾緊樁→復核樁平面及垂直度偏差→振動沉樁→調整偏位→振動沉樁至設計標高→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構

為了克服在臨海感潮區域，冠梁施工受潮汐影響嚴重的問題，研發了一種適用U型板樁的裝配式冠梁結構。

該結構冠梁橫截面形狀類似“H”形，其包含現澆槽、卯口、植筋孔、企口、觀測口等，如圖2所示。

該創新技術采用裝配式構件，具有施工速度快、成本低、質量穩定和有安全保障等優點，能縮短工期、提高效率，降低生產成本和材料消耗，同時減少手工操作誤差，保障施工安全。在海邊等特殊環境中，裝配式結構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 潮汐水位變化監測及智能預警系統

潮汐對濱海堤壩、水閘、河涌整治、岸線修復及市政管網建設等多個領域構成重大影響。為應對潮汐影響施工問題，研發出“潮汐水位變化監測及智能預警V1.0”軟件系統。該系統實時監測潮汐變化，智能預警施工班組避開高水位時段，適用于多種沿海建設項目，有效提高施工效率、保障工程質量和安全。該系統不僅應用于U型板樁施工，還成功應用于中山水利項目的預制混凝土柵欄板、仿木樁、防浪墻等沿海建設項目。

3.2 針對海上風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，調整船錨設置。在施工區域對應岸上增設兩根固定樁，同時增大船首與船尾錨鏈的角度，適當減少其長度，連接運樁船與施工船，增加其穩定度，減少左右晃動。

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

（3） 二次技術交底。對現場施工人員進行二次交底，增強其質量責任意識與施工作業水平，提升團隊配合，提高工作效率。

3.3 針對導向架設不合理的解決方案

（1） 打設導向樁，采用GPS進行定位。海面施工應根據測放基線，利用水面施工機械先行施工安裝導向架，同時采用全站儀和GPS輔助控制導向樁軸線方向和垂直度，待導向樁自沉后，進行錘擊或靜壓沉樁。

（2） 減少導向架導軌間距，增加導軌高度。根據預制板樁規格尺寸，縮小導向架導軌間距為47 cm，減少2 cm；同時采用特制鋼材增加導軌高度。

（3） 導軌測量復核。導向架固定完畢后，先測量導向架中心坐標，與待打板樁坐標核對后，再進行細部調整，直至滿足要求，然后進行緊固。

3.4 針對大量塊石影響施工的解決方案

（1） 水上挖機清理塊石。依據U型板樁設計區域地質勘探報告及原始地形地貌測量情況，采用水上挖機清理設計區域孤石或海底塊石至一定范圍，確保施工現場滿足U型板樁沉樁要求。

（2）塊石消納和回用。中山水利項目遵循“四節一環保”和“綠色施工”原則，“就近消納”處理塊石問題，以減少外運。優化修改了海堤和水閘所需

的“塊石”設計指標，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腳和便道路基填筑。在符合規范要求的基礎上，這些措施更有助于提高施工效率和加強環境保護。

4 結 語

本文以中山水利項目為例，針對U型板樁施工的難點，研發相應系統技術，成功提高了工程施工效率和施工質量，并增強了施工的安全性。該解決方案不僅對U型板樁的施工具有指導意義，也可為其他類似工程提供一定的借鑒。

參考文獻：

［1］ 吳國芳，羅林峰.鋼筋混凝土板樁在海塘防沖設計中的應用［J］.水利規劃與設計，2016（2）：86-88.

［2］ 孫蓓.U型預應力混凝土板樁在直立式護岸工程中的應用［J］.中國水運（下半月），2013，13（7）：239-240.