河道預(yù)制裝配式預(yù)應(yīng)力組合板樁護(hù)岸研究

趙長(zhǎng)海 安徽水利開(kāi)發(fā)有限公司

1.工程概況

固鎮(zhèn)縣城鄉(xiāng)供水一體化及防汛抗旱水利提升縣城周邊水系水環(huán)境治理工程位于固鎮(zhèn)縣城周邊，主要包括：北城區(qū)景觀河、三八河及三八站引河、櫻花園護(hù)城河及周邊水系、城區(qū)鐵路運(yùn)河水系連通及環(huán)境治理。根據(jù)河底高程及蓄水位，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)狀地塊范圍，本次河道護(hù)岸擬采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心支護(hù)板樁草皮緩坡復(fù)式斷面。

預(yù)應(yīng)力混凝土空心支護(hù)板樁作為低邊坡防護(hù)措施，工廠化預(yù)制、施工方便、作業(yè)周期短等特點(diǎn)，具有高技術(shù)性能、高性價(jià)比、高施工效率，低能耗、低占地面積、低勞動(dòng)力投入等優(yōu)點(diǎn)，完全滿足施工技術(shù)要求、景觀美化設(shè)計(jì)等需要。

2.板樁施工工藝

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 施工測(cè)量

按照設(shè)計(jì)圖紙、業(yè)主提供控制點(diǎn)，采用 GPS 和全站儀準(zhǔn)確測(cè)放出施工軸線、邊線，并在施工區(qū)域附近設(shè)置平面及高程控制樁。同時(shí)根據(jù)施工規(guī)劃和現(xiàn)場(chǎng)地形，測(cè)放出施工便道、上下坡道、板樁堆放場(chǎng)等。

2.1.2 場(chǎng)地準(zhǔn)備

樁基開(kāi)工前，采用反鏟挖掘機(jī)按照施工要求和整體規(guī)劃，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)挖、修整，具體包括：施工便道、導(dǎo)槽開(kāi)挖、上下坡道修整、堆放場(chǎng)地等。

施工便道：利用堤頂?shù)缆坊蚴姓缆坊蛐滦弈嘟Y(jié)石道路。施工時(shí)，有必要在施工便道上鋪設(shè)鋼板，滿足施工機(jī)械作業(yè)通行、施工材料運(yùn)輸需要。

運(yùn)輸?shù)缆罚撼浞掷迷械缆罚⒉捎猛诰驒C(jī)修整，滿足材料進(jìn)場(chǎng)運(yùn)輸要求。

上下坡道：為方便施工，擬按照每200～500m 設(shè)置臨時(shí)上下坡道一處進(jìn)行（具體視現(xiàn)場(chǎng)條件調(diào)整）。

堆放場(chǎng)地：采用反鏟挖掘機(jī)對(duì)臨時(shí)堆放場(chǎng)地進(jìn)行平整、壓實(shí)，確保場(chǎng)地滿足板樁堆放要求。

2.2 板樁定制（預(yù)制）、吊運(yùn)、堆放及驗(yàn)收

2.2.1 板樁定制

采購(gòu)成品預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心支護(hù)板樁，由廠家負(fù)責(zé)生產(chǎn)，并運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。預(yù)應(yīng)力鋼筋砼空心支護(hù)板樁斷面為570mm＊400mm，內(nèi)部空心直徑Φ240，長(zhǎng)度分別為 8m、4m和3m，見(jiàn)圖1。

圖1 預(yù)應(yīng)力鋼筋砼空心支護(hù)板樁斷面圖

立板樁采用連接式結(jié)構(gòu)，通過(guò)板樁側(cè)面的榫將各樁連接，提高結(jié)構(gòu)的整體性，方便打樁施工，見(jiàn)圖2。

圖2 預(yù)制樁拼接大樣圖

為保證樁與樁連接緊密，預(yù)制時(shí)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，保證偏差值符合規(guī)范要求。

為了方便打樁施工，板樁預(yù)制時(shí)在底面形成尖榫形結(jié)構(gòu)，減小施打壓力。同時(shí)兩相鄰樁的一側(cè)榫也做成斜角，有利于板樁緊密相連。

2.2.2 運(yùn)輸、起吊、堆放

板樁砼強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到100%后才能出廠。板樁在運(yùn)輸過(guò)程中，按照兩點(diǎn)吊的位置要求（支點(diǎn)距離樁端不宜大于0.21L），并墊以墊塊防止滑動(dòng)，防止層與層之間的墊塊與樁端的距離不等而造成錯(cuò)位。運(yùn)輸時(shí)，堆放層數(shù)不超過(guò)3層。

板樁起吊設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖3，采用兩點(diǎn)吊，防止吊裝過(guò)程中樁產(chǎn)生裂縫或過(guò)大的變形。吊點(diǎn)符合設(shè)計(jì)要求，并保持平穩(wěn)。

圖3 兩點(diǎn)吊吊點(diǎn)的位置示意圖

板樁的堆放場(chǎng)地采用推土機(jī)整平、壓路機(jī)壓實(shí)，四周設(shè)排水溝。堆放按兩支點(diǎn)法進(jìn)行，最下層支點(diǎn)宜在墊塊上，且支點(diǎn)應(yīng)在同一水平面上。堆放層數(shù)為3層。

2.2.3 檢驗(yàn)與驗(yàn)收

板樁進(jìn)場(chǎng)時(shí)，做到質(zhì)量合格，質(zhì)保資料齊全（含原材料質(zhì)量試驗(yàn)報(bào)告、鋼筋試驗(yàn)報(bào)告、砼試驗(yàn)強(qiáng)度報(bào)告、板樁出廠時(shí)附產(chǎn)品合格證等）。板樁外觀質(zhì)量及尺寸允許偏差、抗彎試驗(yàn)等均按規(guī)范要求進(jìn)行檢測(cè)、驗(yàn)收。

2.3 沉樁施工

在沉樁前，做好設(shè)計(jì)及施工安全技術(shù)交底，并嚴(yán)格按照《港口工程樁基規(guī)范》（JTS167-4-2012）、《板樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTJ167-3-2009）、《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTS257-2008）等相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行施工。

2.3.1 試驗(yàn)段施工

沉樁施工大面積開(kāi)工前，先進(jìn)行試驗(yàn)段施工。擬在施工范圍選擇具有代表性的一個(gè)單元，作為本工程板樁支護(hù)施工的試驗(yàn)段。

通過(guò)試驗(yàn)段施工，進(jìn)一步優(yōu)化施工工藝，完善各工序之間的協(xié)同作業(yè)，同時(shí)復(fù)核地層土質(zhì)及地質(zhì)情況，采取針對(duì)性措施。試驗(yàn)段施工只是對(duì)既定方案在本工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件下，方案的可行性、可操作性、科學(xué)性、合理性等進(jìn)行驗(yàn)證。

施工方案同正常施工基本一致。試驗(yàn)段施工方案經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，并對(duì)所有施工人員進(jìn)行安全教育和安全技術(shù)交底后進(jìn)行。試驗(yàn)段施工暫定為一個(gè)月。施工期間，安排專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工資料的收集、整理，記錄相關(guān)沉樁參數(shù)、地質(zhì)土層以及現(xiàn)場(chǎng)施工情況等。遇到施工難題，會(huì)同業(yè)主、監(jiān)理方共同分析問(wèn)題成因，研究解決措施。

試樁完成后，及時(shí)總結(jié)試驗(yàn)段施工總結(jié)報(bào)告，對(duì)試驗(yàn)段施工全過(guò)程進(jìn)行總結(jié)分析，找出施工中存在的不足和問(wèn)題，提出切實(shí)可行的保障措施，并據(jù)此優(yōu)化板樁沉樁施工方案，為后續(xù)沉樁施工順利提供保障。

2.3.2 工藝流程

沉樁施工工藝流程如圖4所示。

圖4 沉樁施工工藝流程

2.3.3 基線測(cè)量與導(dǎo)槽開(kāi)挖

沉樁前，需進(jìn)行測(cè)量復(fù)核和基線放樣?，F(xiàn)場(chǎng)采用GPS或全站儀器，準(zhǔn)確測(cè)放出樁中心線作為導(dǎo)槽軸線。導(dǎo)槽設(shè)計(jì)寬0.8 m，深1.5m，利用反鏟挖掘機(jī)開(kāi)挖。

2.3.4 定位

采用型鋼作為定位樁。型鋼的打設(shè)過(guò)程中，采用兩臺(tái)全站儀，布置在互相垂直方向進(jìn)行測(cè)量，保證型鋼打設(shè)的垂直度。定位樁的打入深度應(yīng)比板樁適當(dāng)增加0.3m左右，上端宜高出地坪標(biāo)高 0.2～0.3m。

在板樁施打前，可先在樁周圍設(shè)置鋼圍檁，以提高樁施打時(shí)的定位效率，減少樁打設(shè)過(guò)程中的變形。安裝過(guò)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。

鋼圍檁采用工字鋼焊接而成，長(zhǎng)度為12m左右，內(nèi)側(cè)壁間距575mm（針對(duì)板樁規(guī)格制作)。在工字鋼肋板加焊固定導(dǎo)向滑輪和固定橫梁，采用鋼纜連接小型卷?yè)P(yáng)機(jī)緊固，作為緊固裝置，使板樁壓入時(shí)與臨樁緊靠。緊固橫梁與板樁接觸采用定制滑輪卡，既達(dá)到緊固目的，又減小板樁下行阻力。

2.3.5 沉樁

沉樁過(guò)程為單向施工，單根施打。沉樁前打設(shè)工字型鋼導(dǎo)向架，板樁沉樁以標(biāo)高控制為主。沉樁困難時(shí)，為減小沉樁入土難度，采用高壓泥漿泵通過(guò)板樁的高壓射水孔進(jìn)行沖水輔助沉樁，并根據(jù)土質(zhì)情況，及時(shí)調(diào)節(jié)沖水壓力，控制沉樁速度。沖水壓力視土質(zhì)情況、入土深度、樁型等確定，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段試樁情況優(yōu)化調(diào)整。沉樁樁端距設(shè)計(jì)高程小于1.2m(小于1.0倍邊長(zhǎng)），應(yīng)停止沖水，將水壓降至0～0.1MPa 后，緩緩送樁至設(shè)計(jì)高程。

沉樁過(guò)程中，保持振動(dòng)錘和樁軸線對(duì)齊。采用2臺(tái)全站儀定時(shí)觀測(cè)樁的水平面和垂直度，保證沉樁過(guò)程的偏差在控制范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)偏差超過(guò)允許值及時(shí)采取措施進(jìn)行糾偏。若出現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時(shí)記錄，并采取有效的應(yīng)對(duì)措施。

沉樁后，立即測(cè)量樁頂自由狀態(tài)下的偏位，如果偏位較大，應(yīng)與設(shè)計(jì)聯(lián)系。沉樁完成后，及時(shí)對(duì)樁進(jìn)行夾緊，并測(cè)量樁位偏差。夾樁后鋪設(shè)底板，再次測(cè)量樁頂偏位，作為竣工的最終偏位值。

2.3.6 頂梁施工及樁后回填

沉樁完成后，及時(shí)對(duì)樁頂進(jìn)行清理。樁頂高于設(shè)計(jì)高程或樁頂砼裂損部分，應(yīng)予以鑿除，鑿除時(shí)防止樁頂砼掉角、松動(dòng)或開(kāi)裂。樁頂?shù)陀谠O(shè)計(jì)高程時(shí)，可采用局部降低樁帽梁高程或接樁進(jìn)行處理，接高部分應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

樁頂處理完成后，開(kāi)始頂梁澆筑施工。頂梁模板采用定型鋼模板，局部采用木模板。為避免底口板縫漏漿形成蜂窩、麻面等，模板安裝后，采用泡沫膠進(jìn)行封堵，確保板縫不漏漿。

模板安裝完成并通過(guò)驗(yàn)收后，進(jìn)行鋼筋綁扎施工。鋼筋在加工廠完成加工后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)綁扎，并按設(shè)計(jì)要求設(shè)置砼保護(hù)層。

砼采用拌合站集中拌合，砼罐車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，汽車泵入倉(cāng)澆筑。砼的振搗采用插入式振搗棒振搗，表面人工抹平壓光。砼凝固后，及時(shí)覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)。

樁后回填在砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行，回填采用人工攤鋪，沖擊夯夯實(shí)。

3.板樁沉樁質(zhì)量控制

板樁通過(guò)軸向榫連接形成剛性的地下墻體共同受力。為保證板樁墻的受力性能，減少板樁墻扭曲，板樁沉樁過(guò)程中的定位控制至關(guān)重要。除了上文提及的在沉樁過(guò)程中布置2臺(tái)全站儀測(cè)量定位樁的水平和垂直位置外，還需要有嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施，保證每根樁的正位。

具體質(zhì)量控制措施如下：

（1）施打前進(jìn)行預(yù)制樁的強(qiáng)度檢測(cè)，確保符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

（2）認(rèn)真分析試樁過(guò)程，根據(jù)試樁結(jié)果調(diào)整工藝，并記錄。

（3）軸線控制。打樁前進(jìn)行系統(tǒng)的軸線復(fù)核，控制軸線偏差不超過(guò)20mm。保證沉樁夾緊，防止脫榫。

（4）垂直度控制。用兩臺(tái)全站儀測(cè)量監(jiān)控過(guò)程中，如果樁體出現(xiàn)較大偏移需停機(jī)調(diào)整，將樁拔出，清障回填后重新沉樁。樁體嚴(yán)重傾斜時(shí)，將樁拔出，用鋼樁定位，再將樁重新沉入。

（5）高程控制。樁下端位于軟土?xí)r，樁下端達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，樁頂允許偏差應(yīng)控制在-50，+50mm 范圍。板樁施打至接近規(guī)定標(biāo)高時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)振動(dòng)錘的振動(dòng)參數(shù)來(lái)控制振動(dòng)頻率及力度，以保證樁頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

（6）沉樁允許偏差。

1）垂直于板樁墻軸線方向平面位置允許偏差為±100mm；

2）垂直于板樁墻軸線方向垂直度允許偏差為10mm；

3）沿板樁墻軸線方向垂直度允許偏差為15mm；

4）板縫間縫寬允許偏差為30mm。

5）檢驗(yàn)批劃分：100根為一個(gè)檢驗(yàn)批，不足100根也應(yīng)劃分為一個(gè)檢驗(yàn)批。

（7）樁身檢測(cè)。沉樁完成后，采用低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)法對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行抽檢，檢測(cè)樁數(shù)不少于總樁數(shù)的10%，并不得少于10根；沉樁中發(fā)生貫入度過(guò)大或者存在其他影響樁身結(jié)構(gòu)可靠性的異常情況時(shí)，應(yīng)逐根進(jìn)行檢測(cè)。

4.結(jié)論

本文依托固鎮(zhèn)縣城鄉(xiāng)供水及周邊水系水環(huán)境治理工程，對(duì)河道護(hù)坡采用的預(yù)應(yīng)力混凝土空心支護(hù)板樁施工工藝進(jìn)行詳細(xì)闡述，分析了施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施，保證了護(hù)岸質(zhì)量，取得了較好的工程效果。