U形预应力混凝土板桩在钱塘江堤防工程中的应用

徐 斌，范柯杰，郭洪林

(浙江江南春建设集团有限公司，杭州 311243)

U形预应力混凝土板桩在钱塘江堤防工程中的应用

徐 斌，范柯杰，郭洪林

(浙江江南春建设集团有限公司，杭州 311243)

U形预应力混凝土板桩在钱塘江堤防中的成功应用，使得这一新型产品的应用领域得到了拓宽，并达到了节能、施工速度快、外观质量高的施工效果。本文介绍了具体的施工工艺、沉桩施工方法，以及质量和安全控制措施。

U形预应力混凝土板桩;钱塘江堤防;施工工艺;质量控制

1 工程概况

上虞市世纪新丘治江围涂工程位于钱塘江河口尖山河段南岸上虞岸段，是钱塘江河口尖山河段整治工程的组成部分。工程等别为Ⅱ等，临江海堤建筑物级别为1级。治江围涂工程一期Ⅰ标范围：工程堤线上游起自拟建虞北渔港东侧 K5+154，至桩号 K8+265.57止，全长3110.18m。

堤脚防冲采用U－CS－450－12先张法U形预应力钢筋混凝土板桩垂直防冲，先张法U形预应力混凝土板桩由高强混凝土制成并具有大体上为U形的横截面。

结构受力上其具有高抗弯、高抗剪性能，还具有一定的承重功能。另外，两边的连接部相当于一个扣合板，接头拼接后中间可以留有空隙，这个中间的空隙可以填入一些浆体材料或者其他联结材料，保证止水效果和连接强度。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

本区大地构造隶属于扬子准地台钱江台裙带，余杭～嘉兴台陷的东南部。主要由江山～绍兴大断裂、常山～漓诸大断裂、昌化～普陀大断裂、孝丰～三门湾等一系列大断裂带组成。

2.2 C域地震构造及地震

本区地震强度弱，且新构造运动不明显，构造活动十分微弱，其区域稳定性较好，地震基本烈度为VI度，地震峰动加速度值为0.05kg。

2.3 地基土层划分

勘察查明，在钻探所达深度范围内，按成因类型、土质特征、物理力学性质特征等，共分为三个工程地质层，七个工程地质亚层，自上而下依次为：①－0层：塘身填土;①－1层：黏质粉土;①－2层：粉土夹粉砂;②层：粉砂夹粉土;③－1层：淤泥质粉质黏土夹粉土;③－2层：粉砂夹粉质黏土;③－3层：粉质黏土夹粉土。

综合各地层的埋藏深度、分布规律及物理力学性质指标，结合本工程实际情况，工程场址评价如下：

①－0层塘身填土，人工堆填，中压缩性，强度中等，性质尚可;①－1层黏质粉土，中压缩性，强度中等，性质尚可;①－2层粉土夹粉砂，中压缩性，强度较高，性质较好;②层粉砂夹粉土，中压缩性，强度较高，性质较好;③－1层淤泥质粉质黏土夹粉土，高压缩性，强度低，性质差，该层为堤基强度及变形控制的土层;③－2层粉质土，中～高压缩性，强度低，性质差。

3 施工工艺

拟选用履带吊配合振动锤施工，施工工艺如下：

3.1 板桩的定制采购、起吊运输、振冲沉设

3.1.1 定制采购

a.拟采用板桩为U形断面，宽度为1020mm，截面腹高为450mm，桩长为12m。板桩两侧设有可以咬合的凸凹槽，这样在板桩振冲过程中可以有效保证板桩墙面的直线度;同时板桩侧面凸处设置橡胶止水条，可以有效保证板桩之间的紧密性，达到很好的防渗效果。对于保证钱塘江堤防的堤脚防冲起到了常规普通板桩很难达到的防止土体流失的效果。

b.板桩由生产厂家在工厂预制完成，经过高压蒸养达到设计要求强度并负责运至施工现场，施工方和相关单位一起按设计要求进行外观检查验收，验收合格并达到设计强度后方可施工(见表1)。

表1 U形预应力板桩制作允许偏差

3.1.2 起吊运输

板桩的吊点必须按设计要求进行制作安装，板桩运输过程中的搁置点必须在吊点位置，多层堆放时应采用多支垫均匀堆放，各层支垫位置在同一垂直线上，层高不得超过四层。强度达到70%时方可进行预制厂内水平吊运，外运时板桩强度不得低于90%，振冲施工时板桩必须达到100%强度。

3.1.3 振冲沉设

a.选择机械性能分析：电动振动锤具有结构合理、有较大的冲击能力、工作效率高的特点。振动锤在打桩时，砂层受振动，力学性能会明显下降，可有效地降低沉桩阻力。

b.U形板桩主要采用振动沉桩，配备DZJ135型静力偏心振动锤沉桩。必要时可以根据工程实际地质情况通过板桩预留孔采用辅助水力冲沉。

3.2 沉桩工艺

沉桩工艺流程见图1。

图1 沉桩工艺流程

4 沉桩施工方法

在沉桩前必须做好设计及施工技术交底。安排好沉桩顺序。沉桩按照《板桩码头设计与施工规范》、《港口工程桩基规范》中的相关规定执行。

4.1 测量放样

首先对业主提供的高程和平面控制点进行复核确认并报监理审核，然后根据工程实际需要设置施工控制点，控制点数量要满足施工要求，同时做好引桩保护工作。对于板桩沉设按设计进行放线标记，用以指导施工方位和高程控制。

4.2 施工准备工作

施工前首先进行场地平整，达到施工基面平整度要求，保证重型机械设备的操作和安全要求。

4.3 板桩定位

整体板桩沉设线型由测量进行放线控制，具体施工时采用定位导向架控制每一个施工段的线型。定位导向架由后面已沉设的板桩和前面的钢立柱进行定位，以防止振冲过程中定位导向架自身移位。定位导向架中间宽度用来控制板桩横向移位，板桩纵向移位由定位导向架上面的手动葫芦紧固器配合上部振冲锤的夹紧器和板桩自身的凸凹槽进行振冲过程中的板桩姿态控制(见图2)。

图2 板桩沉设定位

4.4 振冲冲水沉设

预应力U形板桩作为钱塘江堤防工程中堤脚防冲设施，板桩之间的接触紧密防冲是工程的关键之所在。因此板桩振冲冲水沉设过程中的板桩姿态控制是关键。

板桩沉设控制主要是板桩平面直线度、竖向垂直度、高程及板桩之间的缝隙控制。根据定位导向架控制板桩初始定位，振冲冲水沉设过程中由于桩尖、葫芦紧固器、振冲锤夹紧器会出现重心偏离现象，因此振冲时应均匀缓慢进行，同时对上述控制板桩振冲沉设的指标进行监测，出现偏差应及时查找原因进行动态调整，从而使板桩整体的平面直线度、竖向垂直度及板桩之间接触紧密，满足板桩设计沉设要求。

5 板桩沉桩质量控制

设计板桩沉放允许偏差见表2。

表2 设计板桩沉放允许偏差

板桩沉放质量与工程实际地质情况和施工中的具体操作有关。整体板桩沉放质量来源于个体板桩质量控制，个体板桩之间通过凸凹槽连接形成整体，前面施工板桩质量控制对紧邻板桩质量有很大制约和影响，因此对于每个板桩施工中的姿态控制(包括垂直度、直线度及板间缝隙)要根据实际地质条件采取相应的措施进行，施工中的动态监测尤其重要。须发现问题，分析原因，采取措施。

在施打过程中，具体质量控制措施如下：

a.施打前，确保预制桩的强度和龄期满足设计和规范要求。

b.试桩期间，及时分析调整工艺，并对过程进行详细记录。

c.平面轴线控制：打桩前进行设计板桩的轴线复核，板桩轴线偏差应控制在20mm以内。整体板桩设计轴线控制由全站仪根据布设的施工控制点完成，第一根板桩的定位尤其重要，一定要确保满足设计要求。

d.竖向垂直度控制：分别在板桩纵向和横向采用两台J2经纬仪进行桩身垂直度测量控制。打桩开始至入土层1m左右定位后，要对板桩姿态进行复核，允许偏差，应进行相应的调整。桩体姿态超出设计要求时，应将桩拔出，二次重新沉设。

e.高程控制：桩尖位于软土时，以桩尖达到设计标高为符合要求，桩顶允许偏差应控制在 －50，+100mm范围。板桩振冲接近设计高程时，相应调整振动锤的工作参数来控制震动的频率及力度，达到轻、慢、稳的要求，避免出现高程偏高和偏低现象。

6 沉桩作业的安全控制

a.施工前首先对工程机械设备进行相应的各项安全调试和试验，保证机械设备性能满足施工要求并通过联合验收。

b.在安装钢围檩、吊桩、吊振动锤、移动履带吊时，吊车吊臂及振动锤下方严禁站人。

c.高处作业人员应佩戴安全带，水上作业应穿好救生衣。

d.沉桩过程中，起重指挥信号规范、清晰，安全员现场监督。

e.大风天气严禁施工，振动锤放至平整坚实的地面上。

7 结语

U形预应力混凝土板桩作为新型产品在钱塘江堤防中的成功实施，达到了节能、高效、外观质量好等多重优点，为以后在涌潮地段堤防工程中的普及和推广应用打下了基础。

Application of U-shaped Pre-stressed Concrete Sheet Piles in Qiantangjiang River Embankment Project

XU Bin，FAN Ke-jie，GUO Hong-lin
(Zhejiang Jiangnanchun Construction Group Co．，Ltd．，Hangzhou311243，China)

Successful application of U-shaped pre-stressed concrete sheet piles in Qiantangjiang River embankment widens the application field of the novel product．It reaches the construction effects of energy-saving，rapid construction speed and high appearance quality．The paper describes the specific construction techniques，pile penetration construction methods as well as quality and safety control measures．

U-shaped pre-stressed concrete sheet piles;Qiantangjiang River embankment;construction technology;quality control

TV431

B

1005-4774(2013)08-0016-03