板桩加固护岸技术及应用★

许春虎 郑 宏 何仲文

(1.河海大学岩土工程科学研究所，江苏南京 210098;2.浙江省湖州市港航管理局，浙江湖州 313000)

1 概述

在内河高等级航道建设中，应以全寿命周期成本控制理念为指导[1]，通过优化设计，合理选择护岸结构形式，合理的护岸结构形式对延长航道护岸使用寿命，降低建设、维护成本十分重要。长湖申航道大部分航段需由原4级改扩建为3级航道，采取钢筋混凝土预制板桩加固老护岸(简称板桩加固护岸)的方法能满足航道升级的要求，具有较好的技术经济效益。

2 板桩加固护岸技术

2.1 预制及施工工艺

板桩护岸按其布置形式[2]主要分为三种，即悬臂式，锚碇式和摩阻式。

板桩加固护岸结构的施工[3，4]流程为:施工准备(板桩预制，施工放样，围堰修筑场地清理等)→打入导向定位梁→吊入板桩→初打板桩→复打板桩→浇筑底板→砌筑墙身→墙后回填→浇筑压顶、绿化→完工。板桩的预制工序及护岸的施工工序如图1，图2所示。

2.2 施工质量控制要点

本护岸工程的板桩预制和现场施工工序复杂，关键工序需要严格按照以下控制要点施工:

1)板桩预制。

桩体应采用细石混凝土浇筑，并控制混凝土的坍落度，保障其流动性。浇筑过程中采用小型加长振捣棒进行振捣，确保其均匀、密实;板桩养护时，每个批次的板桩必须堆放在一起，强度达到70%的龄期强度才可运至施工现场打设。

2)板桩沉桩。

在施工前，板桩位置可以根据护岸前沿线实际位置进行微调以保证板桩前沿线顺直，在端头处先根据调整好的线型施打限位装置，然后采用挖掘机配液压高频振动锤将板桩安置于预定打设位置上以固定桩位，然后进行板桩施打。桩体打设时随打随调整打桩的垂直度，尽量使振动锤与板桩呈一直线垂直基准面，如发觉有偏位时，应将桩体拔出重打，使打设后桩体之拼缝尽量密闭，桩顶标高控制在常水位以上5cm～10cm之间。为保证相邻板桩墙的防渗效果，板桩的榫槽应采用模袋混凝土或砂浆填塞，其强度不低于20mPa，填塞前，应清除空腔中的泥土和杂物。具体沉桩允许偏差见表1。

3)底板浇筑。

底板浇筑前在板桩与老护岸之间的基底用片石填充，填至一定顶标高后用碎石铺平，然后用定型钢模进行立模，将板桩顶10cm嵌入底板内浇筑，待底板达到70%强度后再进行墙身砌筑。

4)墙身砌筑。

底板达到70%强度后再进行墙身砌筑，墙身用预制块进行砌筑，墙身与老护岸之间用片石混凝土或碎石混凝土进行填充，以保证墙背密实。

5)混凝土压顶浇筑。

模板用钢模板，外侧表面要平整，振捣要密实，顶面要抹面平整，以做到内部密实，外形美观。压顶混凝土每隔20m设一道宽为10mm的伸缩缝，内嵌油浸软木板，每处的压顶混凝土与浆砌块石和混凝土底板的沉降缝对齐，以免以后产生裂缝。

表1 板桩沉桩允许偏差[5]

3 板桩加固护岸设计计算

板桩护岸的设计内容主要有以下三个方面:板桩的稳定性、板桩的抗弯承载力和抗剪承载力。

3.1 板桩的稳定性

1)桩侧土压力的计算。

在板桩主动侧，桩身受到主动土压力;被动侧桩身受到被动土压力，土压力的计算方法采用郎肯主动土压力[6]计算方法。主动土压力:

被动土压力:

其中，C为桩侧土的粘聚力，无粘性土时取0;φ为桩侧土的内摩擦角;γ为土的重度。

2)桩长的计算。

由于桩顶标高和计算底面标高一定，桩长的计算即为板桩入土深度h的计算，采用是算法。如图3所示，对桩底取矩，若满足式(3)，则认为满足稳定性要求，否则增大h，直到满足式(3)为止。

其中，Mp为被动土压力对桩底的弯矩;Ma为主动土压力对桩底的弯矩。

3.2 板桩的抗弯承载力

由文献[7]可知，板桩桩身各位置处弯矩满足下式:

其中，x为桩身位置。

由式(4)可计算出桩身最大弯矩，验算板桩的抗弯强度。

3.3 板桩的抗剪承载力

板桩在运输、吊装及沉桩过程中，都受到不同大小的剪力作用，因而已配制了相应的抗剪箍筋，控制截面剪力验算抗剪承载力为:τmax≤[τ]。

4 应用效果评述

板桩施工结束后，开挖验收板桩施工质量，全部满足设计和规范要求，并且由于采用定位梁能够方便快速的对板桩进行定位，不但保证了工程质量还提高了施工速度。采用预制钢筋混凝土板桩加固护岸具有明显的社会效益和经济效益。

1)社会效益。航道整治工程的实施，一般需要大量的土石料。而采用钢筋混凝土板桩，为环境免遭破坏提供了可能，为社会的可持续发展提供了保障。

2)经济效益。板桩加固护岸是航道升级的重要组成部分，采用板桩护岸不仅施工快速，降低了工程造价，也为航道沿线地区的经济发展做了巨大贡献。

5 结语

通过对板桩加固护岸技术和应用情况的介绍得到如下结论:

1)板桩护岸工程板桩的预制和现场施工工序较多，应严格按照相关规范控制施工质量，施工偏差控制在允许偏差之内;2)简单介绍了板桩护岸的设计要素，并对各设计要素的计算方法进行了说明;3)板桩在加固航道护岸工程中技术上可行，对生态环境的影响小，工程的社会效益和经济效益显著。

[1]洪 民.内河高等级航道建设面临的问题与对策[J].中国水运(下半月)，2009，9(1):35.

[2]王利民.板桩防冲墙的设计和应用[J].海河水利，2000(3):10-12.

[3]王 生，索中伟，黄礼宏，等.钢筋混凝土预制板桩在堤岸改造工程中的应用[J].探矿工程，2004(6):13-15.

[4]王杏会.钢筋混凝土板桩在钱塘江明清海塘防冲工程中的应用[J].水利水电技术，2006，37(10):48-50.

[5]JTS167-3-2009，板桩码头设计与施工规范[S].

[6]卢廷浩.土力学[M].南京:河海大学出版社，2005.

[7]徐道远，黄孟生.材料力学[M].南京:河海大学出版社，2004.