U 形預(yù)應(yīng)力混凝土板樁在水利工程中的應(yīng)用

徐峰XU Feng

（上?？睖y設(shè)計研究院有限公司，上海200434）

0 引言

水利工程是國家基礎(chǔ)建設(shè)工程中最主要的類型之一，工程時間跨度大、節(jié)點(diǎn)多、工程難度高，安全生產(chǎn)危險系數(shù)較高，工程質(zhì)量直接影響著水資源的使用、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和生命財產(chǎn)的安全。以提倡“以人為本”“安全生產(chǎn)第一”的當(dāng)今社會，如何降本提效，降低安全生產(chǎn)風(fēng)險，不斷提高工程質(zhì)量，保障人們生命財產(chǎn)安全，是水利工程建設(shè)過程中首要考慮并認(rèn)真貫徹落實(shí)的工作任務(wù)。

1 水利工程中間產(chǎn)品創(chuàng)新的重要性

水利工程中間產(chǎn)品創(chuàng)新重要性是由水利工程性質(zhì)決定的。水利工程是國家基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分，是人們能充分利用水資源進(jìn)行生產(chǎn)生活，提高生產(chǎn)力和生活水平的重要生產(chǎn)生活設(shè)施。水利工程設(shè)施技術(shù)、工藝的先進(jìn)程度，也是一個國家綜合國力的體現(xiàn)，因此水利工程建設(shè)也需要產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新。工程產(chǎn)品的創(chuàng)新，不僅能降低工程直接投資成本，還能提高工程安全性、耐久性等，實(shí)現(xiàn)企業(yè)及社會經(jīng)濟(jì)效益雙收的效果。

2 預(yù)應(yīng)力波形樁的構(gòu)造

蘇州某工程經(jīng)過方案比選，護(hù)岸工程首次采用了預(yù)應(yīng)力混凝土波形板樁（U 型板樁），兼具施工期擋水及護(hù)岸擋土作用。選用的預(yù)應(yīng)力U 形板樁規(guī)格是YUBZ-350-II-15，規(guī)格參考自《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土U 型板樁》（Q/320506ZDF03—2016）。樁截面呈U 型，設(shè)計長度14.9m（河床以下11.3m，河床以上3.6m），厚350mm，寬1000mm 截面與普通預(yù)制樁對比，板樁采用卡口式結(jié)構(gòu)，目的是使樁連接緊密，防止漏砂，提高抗沖刷及防滲作用。為了使U型板樁之間的連接更加緊密，U 型板樁的兩側(cè)做有陰陽榫。由于本項(xiàng)目需要U 型板樁具有一定的止水效果，因此U 型樁的一側(cè)通長的陰榫；另一側(cè)為陽隼+陰隼（水底沖刷深度以上為陰隼，水底沖刷深度以下為陽隼），陰隼與陰隼之間的空腔采用水下灌注混凝土填塞，以求更好的止水效果。板樁的底端為了板樁易于打入地基，在板樁厚度方向做成尖榫形；為了使后施打的板樁與已打的板樁靠得緊密，將樁端陰榫一側(cè)削成斜角。在施打時，地基力對此斜面產(chǎn)生一個推擠力將板樁緊緊靠在一起。

3 預(yù)應(yīng)力波形樁的施工

3.1 板樁就位 為提高U 型板樁打樁效率，根據(jù)板樁尺寸定制導(dǎo)向架，在U 型板樁施工前，施打定位柱，然后將導(dǎo)向架緊固在定位柱上，再進(jìn)行施打中間的U 型板樁。同時，在導(dǎo)向架上安裝緊固裝置，緊固裝置根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況通過鋼繩索控制緊固程度。通過導(dǎo)向架與緊固提高施工效率及樁與樁之間緊密結(jié)合。

3.2 板樁施工 板樁施工采用振動錘+履帶吊，設(shè)備安裝在施工船舶上，預(yù)應(yīng)力波形樁放置在另一艘施工船舶上。板樁采用逐根施打的方式，在沉樁前根據(jù)定位樁安裝導(dǎo)向架，作為板樁施打的導(dǎo)向，并使板陰陽榫口緊密對接。板樁沉樁以設(shè)計標(biāo)高控制為主，出現(xiàn)異常情況應(yīng)及時停止施工，原因明確后方可繼續(xù)施工。在沉樁時，錘擊樁機(jī)和樁宜保持在同一軸線上。每沉樁1～2m，應(yīng)采用經(jīng)緯儀對樁身垂直度進(jìn)行復(fù)核，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。沉樁過程中嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行，控制好沉樁的施工質(zhì)量。

3.3 冠梁施工 本工程冠梁施工由于在水上施工，因此冠梁模板支設(shè)前，需在板樁上鉆孔，穿Φ20 鋼筋@1000作為模板底部支撐。穿孔前應(yīng)先根據(jù)標(biāo)高彈出冠梁邊線，再根據(jù)冠梁邊線統(tǒng)一開孔。模板底部應(yīng)根據(jù)預(yù)應(yīng)力波形樁的尺寸配相應(yīng)的底模，確保模板底部不會漏漿，保證混凝土質(zhì)量。冠梁底部采用Φ14 的拉桿固定，頂部采用木方進(jìn)行限位，每間隔800mm 設(shè)置1 道。

3.4 冠梁澆筑 混凝土采用商品混凝土，澆筑采用分段的澆筑方式，采用插入式振搗器進(jìn)行振搗，振搗按排式布點(diǎn)，布點(diǎn)間距不得超過振搗棒有效振搗半徑的1.5 倍。表面振搗器移位間距，應(yīng)使振動器平板能覆蓋已振實(shí)部分100mm 左右。振搗過程隨時掌握振搗時間與距離，防止過振和漏振情況發(fā)生。振搗按混凝土泛漿、表面平坦、無氣泡冒出、混凝土面不再下沉為振搗密實(shí)進(jìn)行控制，混凝土澆筑完成24h 之內(nèi)，不得受到振動。振搗過程中注意振搗棒和模板的距離，振動棒不得觸碰模板影響外觀質(zhì)量。澆筑過程中安排專人看管，防止出現(xiàn)爆模、漲模等問題。冠梁混凝土施工完成后，及時進(jìn)行覆膜養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)周期不少于14d。

3.5 樁間回土與圍堰內(nèi)排水 清淤待冠梁達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，為提高U 型板樁圍堰的側(cè)向剛度與止水效果，先采用船舶進(jìn)行樁間土回填，回填采用自然下沉的方式，回填分2～3 次回填，初次回填待土方穩(wěn)定后再進(jìn)行二次回填。樁間土沉陷穩(wěn)定后進(jìn)行圍堰內(nèi)排水、清淤工作，排水清淤施工過程中嚴(yán)格檢測U 型板樁的水平、豎向位移，當(dāng)發(fā)現(xiàn)位移超過允許值時，應(yīng)立即停止清淤進(jìn)行土方回填。

4 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 定位型鋼柱 定位型鋼柱在施打過程中應(yīng)采用2個垂直方向的經(jīng)緯儀嚴(yán)格控制2 個平面上的垂直度，垂直度偏差不得超過1%, 定位型鋼柱應(yīng)采用與U 型板樁相同的長度上端宜高出U 型板樁設(shè)計樁頂標(biāo)高0.2～0.3m。在轉(zhuǎn)角處的定位樁應(yīng)設(shè)置在轉(zhuǎn)角處的延長線上，方便U 型板樁的施打。轉(zhuǎn)角處U 型樁應(yīng)采用GPS 或全站儀進(jìn)行坐標(biāo)定位，應(yīng)反復(fù)核對好坐標(biāo)后方可施打。

4.2 導(dǎo)向架安裝 除剛開始板樁施打時導(dǎo)向架兩端需架設(shè)在兩端定位樁上，在施打完一部分板樁后，導(dǎo)向架的一端需卡在已經(jīng)施工好的板樁上。安裝過程中要控制好鋼圍檁與板樁側(cè)壁接觸的導(dǎo)向段的垂直度，鋼圍檁的內(nèi)側(cè)壁間距控制在設(shè)計值范圍內(nèi)。

4.3 緊固裝置 為保證U 型板樁陰陽榫直接的搭接能夠緊密，板樁在施工過程需采用合理有效的提供水平約束力的緊固裝置，應(yīng)定制滑輪卡槽式的緊固裝置，水平約束力通過鋼繩索應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)靈活調(diào)節(jié)。

5 提高水利工程施工質(zhì)量的對策措施

5.1 樹立生產(chǎn)質(zhì)量安全理念 質(zhì)量是任何生產(chǎn)的生命力和基石，工程各參建單位必須高度重視水利工程質(zhì)量，并且加大監(jiān)控力度。施工單位必須嚴(yán)格按照工程施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工，按照相關(guān)施工規(guī)范要求開展一系列水利工程施工作業(yè)，全面把控全過程質(zhì)量。同時必要的質(zhì)量檢查、抽查也必須貫穿整個施工過程，為保障工程建設(shè)質(zhì)量牢筑安全籬笆。

5.2 嚴(yán)格把關(guān)原材料質(zhì)量 由于預(yù)應(yīng)力波形樁是一種較為新型的工程中間產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，且水利工程施工現(xiàn)場條件較差，多數(shù)工程項(xiàng)目采用向制樁供應(yīng)商集中訂制采購的方式解決產(chǎn)品供應(yīng)，因此對板樁的原材料質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)管就顯得尤為重要。一是對原材料選用的篩選。主要包括產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的水泥、鋼筋、粗細(xì)骨料、混凝土膠水及添加劑等原材料選用、質(zhì)量抽樣檢驗(yàn)等。通過工作人員耐心細(xì)致檢查，對原材料質(zhì)量、使用情況，特別是水泥、鋼筋、骨料、添加劑及混凝土試塊等檢測報告要詳細(xì)登記造冊，相關(guān)生產(chǎn)記錄和生產(chǎn)商自檢報告等技術(shù)資料要及時整理歸檔，便于出廠前檢測發(fā)現(xiàn)問題后能及時溯源檢查相關(guān)數(shù)據(jù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量安全。二是對過程產(chǎn)品的質(zhì)量把控，主要包括對半成品、構(gòu)配件及成品出廠前的抽樣檢驗(yàn)。通過對過程產(chǎn)品的外觀質(zhì)量（混凝土表面平整度、表面氣泡夾雜等）、配筋（配筋數(shù)量、鋼筋間距）以及產(chǎn)品構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等進(jìn)行抽樣自檢，避免產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)偷工減料的現(xiàn)象。三是建設(shè)單位和監(jiān)理單位共同對產(chǎn)品供應(yīng)商或生產(chǎn)商進(jìn)行原材料質(zhì)量飛檢，確保產(chǎn)品的出廠質(zhì)量。

5.3 認(rèn)真做好工程施工環(huán)節(jié)質(zhì)量控制 鑒于U 型板樁的特殊性，除了出廠質(zhì)量控制外，運(yùn)輸、保管及施工過程也會發(fā)生諸多影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題，因此為保障整個工程質(zhì)量，還需對施工環(huán)節(jié)的U 型板樁質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控。第一，對施工前板樁的質(zhì)量要進(jìn)行復(fù)核性質(zhì)量檢驗(yàn)，確保投入使用的產(chǎn)品指標(biāo)均能符合設(shè)計和規(guī)范要求。對于不合格產(chǎn)品要及時進(jìn)行退場處理，不可以將不合格產(chǎn)品堆放施工現(xiàn)場，以免錯用。第二，在現(xiàn)場施工時，施工單位必須要求施工人員按照水利工程施工技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙方案開展施工。第三，需要仔細(xì)檢查施工現(xiàn)場的安全防護(hù)措施，細(xì)致核查工程量的進(jìn)度。對于個別沉樁深度不夠或者樁頭打裂等現(xiàn)象，一定要做好施工記錄，并及時采取有效措施處理。第四，需要給現(xiàn)場技術(shù)人員處理現(xiàn)場影響施工質(zhì)量行為的工作權(quán)限，一旦出現(xiàn)任何影響施工質(zhì)量行為，負(fù)責(zé)監(jiān)管施工人員有權(quán)限制止并中斷，進(jìn)行嚴(yán)格按規(guī)定的要求處理。第五，工程完工或竣工后，應(yīng)當(dāng)要積極協(xié)助有關(guān)監(jiān)督部門來進(jìn)行工程的竣工驗(yàn)收，同時將相應(yīng)全過程檢驗(yàn)檢測及施工記錄等資料準(zhǔn)備齊全。一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，需要立即要求施工單位進(jìn)行整改，直至其達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

5.4 不斷完善健全水利工程施工技術(shù)管理和質(zhì)量監(jiān)督體制 施工方要樹立安全生產(chǎn)理念，以工程質(zhì)量為基本要求，建立嚴(yán)格按照工程施工要求和技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)施工的管理制度，以科學(xué)合理施工設(shè)計方案為藍(lán)本，施工時做到對工程質(zhì)量全程跟蹤控制。同時建立完善的質(zhì)量管理組織，積極開展質(zhì)量自檢工作。

建設(shè)單位同時也應(yīng)建立嚴(yán)格質(zhì)量監(jiān)督體制，工程總投資安排專項(xiàng)檢測費(fèi)用，組織有資質(zhì)的第三方檢測機(jī)構(gòu)對工程施工全過程進(jìn)行質(zhì)量抽檢。

6 結(jié)語

總而言之，隨著國家經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，水利工程發(fā)揮的社會效益日益重要。U 型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁作為一種性價比較高且可適用范圍廣泛的工程中間產(chǎn)品，在水利工程建設(shè)中又多用于隱蔽工程，如果產(chǎn)品本身及施工質(zhì)量不能得到很好的控制，將會對水利工程產(chǎn)生不少安全隱患，因此，加強(qiáng)其在水利工程施工過程中的質(zhì)量監(jiān)督管控對于提高工程建設(shè)質(zhì)量具有重要意義，應(yīng)引起各參加單位和從業(yè)人員的重視。