某河道網(wǎng)樁板結(jié)構(gòu)護(hù)岸結(jié)構(gòu)分析

程文明 張曉林 中交上海航道局有限公司

1.引言

內(nèi)河航道網(wǎng)對(duì)于促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。航道護(hù)坡工程是航道建設(shè)和整治過程中的重要內(nèi)容，也是投資比重最大的部分。XX市內(nèi)河航運(yùn)在該市經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要地位，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，原有河道護(hù)岸出現(xiàn)砂漿脫落、塊石老化現(xiàn)象，有的航道等級(jí)偏低，而運(yùn)輸船舶的大體積大功率對(duì)河道兩岸的沖刷也導(dǎo)致河床雍高不通順，邊坡塌陷，極大影響了通航效率，也產(chǎn)生了較大的汛期防洪壓力。為了適應(yīng)新時(shí)期社會(huì)發(fā)展需要，根據(jù)當(dāng)前水運(yùn)行業(yè)的發(fā)展形勢，對(duì)河道護(hù)岸進(jìn)行結(jié)構(gòu)、工藝、材料的創(chuàng)新應(yīng)用，改造老舊河道，改善沿河兩岸生態(tài)環(huán)境，提高通航能力，成為當(dāng)前工作的重中之重。本文根據(jù)該市河道護(hù)岸現(xiàn)狀，給出一種沖沉樁板結(jié)構(gòu)的護(hù)岸改造結(jié)構(gòu)形式，對(duì)原有護(hù)岸進(jìn)行改造，該結(jié)構(gòu)造價(jià)低、施工方便，工期短，護(hù)岸加固后可以繼續(xù)發(fā)揮作用，對(duì)水運(yùn)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

2.某河道網(wǎng)護(hù)岸形式現(xiàn)狀

XX市航道護(hù)坡形成于20世紀(jì)50年代，以直立式護(hù)岸為主要形式，重力式漿砌塊石墻身結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)適用于各種土質(zhì)，對(duì)施工工藝要求不高，結(jié)構(gòu)損壞率低，具有較強(qiáng)的抗水流沖刷能力，但施工工程量較大，采用圍堰型式，需要較多土源和砂石料，目前這種結(jié)構(gòu)形式造成以下破壞形式：地基土承載力明顯降低，造成墻身產(chǎn)生一定程度的偏差位移；基底下的泥土被大量使用后提高了基底標(biāo)高容易倒塌；墻體強(qiáng)度變低以及由于使用過程中船舶沖擊撞擊下，產(chǎn)生裂縫和局部塊體脫落；砂土地基長期使用產(chǎn)生管涌造成地基土壤流失；水下部分的護(hù)岸在水流的不斷沖刷下造成不同程度的護(hù)岸損壞。

3.試驗(yàn)段護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式選擇

3.1 工程概況

XX市口岸船閘位于長江口門，航道護(hù)岸墻后是防汛大堤，接著是沿江公路。多年使用下目前墻前疏浚困難，駁岸前淤積嚴(yán)重，使得船民上下船不方面，貨船無法靠岸，影響到人們的社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活。本工程選擇的老護(hù)岸損壞嚴(yán)重，存在安全隱患，已經(jīng)不能承擔(dān)起船舶停靠功能，需要疏浚墻前土方到基礎(chǔ)高程-1.0米，目前老護(hù)岸設(shè)計(jì)基礎(chǔ)在基礎(chǔ)高程-1.0米，與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求不符。護(hù)岸所在區(qū)域土質(zhì)屬于高砂土。

為了對(duì)老護(hù)岸進(jìn)行加固，可以考慮使用樁板結(jié)構(gòu)、重力式漿砌塊石護(hù)岸結(jié)構(gòu)、板樁結(jié)構(gòu)護(hù)岸等，選擇哪種護(hù)岸形式，需要從經(jīng)濟(jì)、安全、耐久等角度進(jìn)行綜合考慮，做出方案比較后選擇合適的護(hù)岸形式。

3.2 樁板結(jié)構(gòu)護(hù)岸

樁板結(jié)構(gòu)是使用鋼筋混凝土小樁，樁間連接使用沖沉鋼筋混凝土面板，在樁板和原有護(hù)岸之間填充夾石混凝土，使新舊護(hù)岸成為一個(gè)整體。小樁截面尺寸為工字型斷面，入土段為35＊40cm，為了擱置沖沉板，在小樁中間部分設(shè)置矩形實(shí)體分隔梁，高度為30cm。為方便安裝沖沉板，加大樁兩側(cè)面開槽寬度，超過板厚，沿護(hù)岸方向小樁每5米安置一根。樁板結(jié)構(gòu)護(hù)岸結(jié)構(gòu)可通過制作預(yù)制樁板快速生產(chǎn)，施工便捷，減少現(xiàn)場建筑垃圾，不需要開挖大量地基土方和使用施工圍堰，經(jīng)濟(jì)效益明顯。橫斷面結(jié)構(gòu)圖見圖1（單位高程m，其他cm）。

圖1 樁板結(jié)構(gòu)護(hù)岸橫斷面結(jié)構(gòu)

3.3 重力式漿砌塊石護(hù)岸

重力式漿砌塊石護(hù)岸結(jié)構(gòu)按照港口相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)底標(biāo)高基礎(chǔ)高程-1.5米，基礎(chǔ)底寬4.5米，頂寬0.6米，頂高程5.0米，前趾0.3米，后趾0.5米墻。

圖2 重力式漿砌塊石結(jié)構(gòu)護(hù)岸

該結(jié)構(gòu)護(hù)岸方案成熟，施工簡單，堅(jiān)固耐久，抗凍性能好。但該形式對(duì)圍堰要求較高，需要較大量土源。如果在高砂土地區(qū)施工，購買土方成本較高，臨時(shí)工程量大，不夠經(jīng)濟(jì)合理。根據(jù)河道位置，護(hù)岸后是防汛大堤，考慮到防汛壓力影響，重力式漿砌塊石結(jié)構(gòu)不易大面積使用。

3.4 板樁結(jié)構(gòu)護(hù)岸

板樁結(jié)構(gòu)護(hù)岸將板樁上端使用錨碇結(jié)構(gòu)錨碇，下端沉入地基。該結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以通過預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)簡單，施工快，材料用量少，造價(jià)便宜，在施工上為了減少了挖填土方量可以先打樁后開挖。由于鋼板樁容易生銹，在耐久力上不如重力式結(jié)構(gòu)，需要采取一定防銹措施，另外需要沉樁設(shè)備。由于護(hù)岸區(qū)域土質(zhì)為高砂土，通過理論計(jì)算，按照規(guī)范要求施工后，受船行波和潮汐影響，護(hù)岸安全得不到保證，即使樁后采取漏土措施也很難保證護(hù)岸長期使用。因此，該方案不滿足本項(xiàng)目要求。

3.5 各方案經(jīng)濟(jì)比較分析

為了比較樁板結(jié)構(gòu)形式和重力式漿砌塊石結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，以100米護(hù)岸的工程量為基準(zhǔn)進(jìn)行工程費(fèi)用測算，材料價(jià)格執(zhí)行當(dāng)?shù)亟ㄖ牧鲜袌鲋笇?dǎo)價(jià)。重力式漿砌塊石結(jié)構(gòu)計(jì)算土方工程、排水工程、石方工程后得到100米護(hù)岸工程造價(jià)為639810元；樁板護(hù)岸結(jié)構(gòu)計(jì)算土方開挖、人工回填、預(yù)制板、樁沖沉、板安裝、澆筑等費(fèi)用后，得到100米護(hù)岸工程造價(jià)為327012元，可見樁板結(jié)構(gòu)形式比重力式結(jié)構(gòu)護(hù)岸造價(jià)低得多。

重力式漿砌塊石結(jié)構(gòu)中圍堰工程費(fèi)用占總造價(jià)的20%-30%，而樁板結(jié)構(gòu)施工沒有這部分費(fèi)用，也不需要開挖基礎(chǔ)土方，不需要建筑塊石。二種方案比較，樁板結(jié)構(gòu)優(yōu)勢明顯，以樁基做基礎(chǔ)，樁間利用擋板達(dá)到擋土目的，尤其是預(yù)制構(gòu)件的使用降低了施工難度，環(huán)保效果好。綜合考慮本工程護(hù)岸改造使用沖沉樁板結(jié)構(gòu)形式。

4.樁板結(jié)構(gòu)護(hù)岸施工及使用

4.1 施工方案

施工前進(jìn)行樁板護(hù)岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算和樁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，前者有樁板結(jié)構(gòu)護(hù)岸墻體荷載計(jì)算、護(hù)岸墻體穩(wěn)定計(jì)算等；后者主要有樁板結(jié)構(gòu)受力分析、樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。經(jīng)過計(jì)算，地基承載力滿足安全要求，航道護(hù)岸沖沉樁板試驗(yàn)段抗滑、抗傾穩(wěn)定滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

樁板結(jié)構(gòu)護(hù)岸施工工序有：測量放樣，拆除老墻，預(yù)制鋼筋混凝土樁、板；樁板沖沉、安裝，鋼筋混凝土墻身澆筑，砌筑后墻將其切石漿砌石，墻后回填土，壓頂混凝土澆筑等。施工期間利用船閘下游水尺，做好潮位觀測，使現(xiàn)場管理和施工人員及時(shí)了解潮位情況，保證下部結(jié)構(gòu)的施工安全。制定原材料、混凝土塌落度、混凝土拌合時(shí)間的檢測標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 樁板預(yù)制

預(yù)制場地使用推土機(jī)平整、壓實(shí)，滿足預(yù)制板的平整度要求和預(yù)制樁的承載力要求。

制作8cm厚混凝土底模，按照設(shè)計(jì)圖紙要求，進(jìn)行立模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑工作，為便于脫模，混凝土澆筑前在模板上涂好隔離劑，混凝土澆筑的厚度在10-15cm，強(qiáng)度等級(jí)不能低于C15。

預(yù)制采用疊澆法制作，拆除模板要等到混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的30%后，才能繼續(xù)架立上層模板，重疊層數(shù)最多四層，注意上下層接觸面不能粘結(jié)，可以使用隔離劑將每層隔開，按照規(guī)范要求及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?；炷翉?qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度，并且養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過28天后才能進(jìn)行起吊、搬運(yùn)等施工。

4.3 樁板安裝

本工程的樁板大部分在水下沉樁和安裝，首先放粗樣，確定大概樁板位置，然后清潔平整基礎(chǔ)，使用全站儀進(jìn)行精確放樣定位。根據(jù)現(xiàn)場條件選擇合適的打樁和射水設(shè)備。由于護(hù)岸位置主要為砂性土，選擇射水法沉樁方案，控制射水量和射水時(shí)間，盡量避免由于流水向地面逸散對(duì)鄰近基礎(chǔ)造成影響。如果遇到堅(jiān)硬的粘性土層，使用振動(dòng)法沉樁。

沉樁前在附近設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)以控制打樁高程，用紅漆在原有舊擋墻上標(biāo)記樁的位置，拉線控制樁位，使用鋼管搭設(shè)樣架。打樁船就位，調(diào)整導(dǎo)樁中心線，使之與打樁方向一致，然后使用定位樁定位，進(jìn)行吊裝和定樁工作。在沉樁過程中確保樁身直立，否則容易因?yàn)榉较蚋淖儼l(fā)生質(zhì)量事故，確定并校正好樁位后，緩慢將樁放下，完成下沉后再次校對(duì)樁位，沒有問題后進(jìn)行高壓水泵射水沉樁。

沉樁時(shí)當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高1米時(shí)，停止高壓水泵射水沉樁，改用樁錘施打至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并立即使用抓斗式挖泥船在樁周圍回填碎石或砂石，充分保護(hù)原有護(hù)岸安全。邊施工邊檢查樁的位置，在進(jìn)行沉樁操作時(shí)為了不對(duì)鄰樁產(chǎn)生影響，施工使用跳躍式隔樁沉樁。

沉樁完工后進(jìn)行驗(yàn)收，檢測項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)見表1。質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求后開始安裝沖沉板。先用挖泥船將安裝部位的雜物、墻前土清理干凈，沖沉板由打樁船起吊后插入沖沉樁的預(yù)留槽中，插入過程中如果遇到阻礙，檢查槽中是否有雜物，可用射水管沖走雜物繼續(xù)安裝。沖沉板正確插入槽中后使用碎石回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

表1 沉樁檢測項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)

4.4 混凝土澆筑

澆筑部分有帽梁混凝土澆筑、連底式墻后混凝土澆筑。

帽梁混凝土澆筑：將帽梁下的樁、板及填筑混凝土打毛，扳直插入帽梁的鋼筋板；架立底、側(cè)模板，本著拆卸方便的原則，保證臨水面一側(cè)的底模具有承重能力；同時(shí)混凝土強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)要求的70%時(shí)才能拆除底模。帽梁由于其較低的設(shè)計(jì)位置，在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)盡量選擇潮位較低的時(shí)間段。

連底式墻后混凝土澆筑：帽梁混凝土澆筑后，清理原擋土墻上的雜物，架立墻身模板，用對(duì)銷螺栓將模板內(nèi)外側(cè)固定，并控制墻身尺寸。在澆筑前將原擋墻用高壓水沖洗干凈，鋪設(shè)高強(qiáng)砂漿，搭設(shè)號(hào)澆筑腳手架。為了排除底部集水，在槽內(nèi)底部設(shè)置一個(gè)集水池，由于墻身高度較高，為保證混凝土質(zhì)量，使用水平分層澆筑法，澆筑一層后使用振搗器均勻振搗，澆筑完成后將壓頂混凝土表面的浮漿清除，人工抹平收毛面。

4.5 使用情況

護(hù)岸加固工程完工投入使用后，護(hù)岸結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，待閘船舶可以在不影響引航道內(nèi)船舶的正常通行情況下靠至岸邊。工程中使用的錨固鋼筋解決了原有護(hù)岸存在的問題，增加了護(hù)岸整體性。經(jīng)過一年時(shí)間的運(yùn)行，通過位移觀測記錄，該護(hù)岸段每根樁，最大位移為4.7cm，最大沉降差為1.8cm，通過多次測量，結(jié)果趨于穩(wěn)定。

5.總結(jié)

本文介紹了某市河道網(wǎng)護(hù)岸加固工程結(jié)構(gòu)，使用樁板結(jié)構(gòu)，用沖沉板作為護(hù)面模板，再填充夾石混凝土與原有護(hù)岸成為整體，擴(kuò)大基礎(chǔ)面積，達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的要求。該結(jié)構(gòu)土方開挖少，使用預(yù)制樁板構(gòu)件，減少了建筑垃圾，造價(jià)低廉，適合在內(nèi)河航道護(hù)岸工程中推廣使用。