U型混凝土板桩施工管理

李洪添

（中山市中顺大围工程管理处 中山市 528400）

U型混凝土板桩施工管理

李洪添

（中山市中顺大围工程管理处 中山市 528400）

文章介绍了U型混凝土板桩的结构特点，并以中山市阜沙镇鸦雀尾水利枢纽工程为工程实例，主要探讨了U型混凝土板桩作为支护桩在沉桩过程中的施工工艺原理、施工工艺流程、施工质量控制要点、施工安全管理等内容。

U型混凝土板桩 施工管理 沉桩

1 U型混凝土板桩结构特点

U型混凝土板桩是一种横截面为类似U型的新型预应力混凝土基础围护挡土桩构件， 主要是为了承受挡土支护的水平载荷以及基坑防渗等，保证基坑作业安全。 目前在中山市水利建设市场上，一般使用钻孔灌注桩、钢板桩、普通混凝土平板桩、地下连续墙等挡土护坡材料， 与这些传统的挡土护坡材料相比，U型混凝土板桩具有更优的力学性能：基于其类似U型的截面形式，U型混凝土板桩能很好地抵抗弯曲正应力，具有较高的抗弯截面系数；而与混凝土管桩等一般承受竖向荷载的预应力混凝土材料相比，U型混凝土板桩又能很好地抵抗剪切破坏，具有更优的抗剪强度。由于U型混凝土板桩以上优良的力学性能，在水利工程建设施工中，其所形成的连续可靠U型混凝土板桩墙体对于承受挡土支护的水平荷载更为合适。另一方面，相比于同等混凝土使用量的其他桩体，U型混凝土板桩的U型截面设计，使桩体混凝土用量进一步节约，桩体进一步减轻，沉桩作业时桩端阻力进一步减少，施工方便，工期缩短。

U型混凝土板桩的新型结构特点， 使其具有了力学性能优、挡土面积大、施工速度快、经济效益好、成桩效果美、施工工期短等多种施工优势，十分值得在水利工程以及各类建设工程中推广使用。

U型混凝土板桩的沉桩施工方法一般有高频振动成型、高压水冲成型、引孔辅助成型以及多种方法联合使用等， 先进的施工方法使其广泛适用于各类复杂水文条件、地质条件以及施工环境，而相比于静压、振动、锤击等传统预制混凝土桩型的沉桩方法，U型混凝土板桩沉桩过程安全可靠、 沉桩质量效果良好，沉桩外形统一美观，因此，在中山市阜沙镇鸦雀尾水利枢纽工程中的船闸部分与水闸部分均使用了大量U型混凝土板桩（型号U-CS-450-I-10）作为防渗桩以及基坑挡土支护桩，并使用了PC400型液压振动锤进行沉桩施工。U型混凝土板桩的横截面形状以及施工现场实体桩型图见图1和图2。

图1 U型混凝土板桩横截面

图2 U型混凝土板桩现场实体桩型

2 U型混凝土板桩沉桩过程施工管理

结合上述U型混凝土板桩的结构特点，现以中山市阜沙镇鸦雀尾水利枢纽工程为工程实例， 对U型混凝土板桩在沉桩过程中的施工质量控制与施工安全管理等方面的注意事项进行详细论述。

2.1 施工工艺原理

由图1可知，U型混凝土板桩的两侧设计成凹凸榫，这样相互嵌合的结构既有利于U型混凝土板桩整齐联排地打入地基,也有利于各U型混凝土板桩之间紧密可靠结合。 凸榫上预埋安装有弹性止水橡胶，能满足一般水利工程的止水密封要求，若有更高要求，也可再注浆密封。U型混凝土板桩桩端凸榫侧被削成斜角， 其沉桩过程的施工工艺原理就是通过后施打的板桩凸榫侧斜角， 与前根已施打的板桩凹榫侧相互对准嵌合并垂直插入，在沉桩过程中，由地基反力对凸榫侧的斜面产生向上的挤压力， 挤压凹凸榫之间的相对面， 使各U型混凝土板桩稳定、紧密、可靠的连接成整体。

2.2 施工工艺流程

根据现场地质条件以及现场施工环境， 中山市阜沙镇鸦雀尾水利枢纽工程选用了PC400型液压振动锤、履带式长臂起重机、型钢导向架等施工机具进行U型混凝土板桩的沉桩施工，施工前，振动锤功率及频率大小、起重机吊装参数、钢丝型号等各类参数应先根据工程地质条件、 工程施工环境以及板桩型号等综合选用。U型混凝土板桩沉桩时，各工序应连续可靠进行，其工艺流程如图3所示。

图3 板桩沉桩施工流程图

2.3 U型混凝土板桩沉桩施工质量控制要点

U型混凝土板桩沉桩施工前， 相关单位必须做好设计及施工技术交底，安排好沉桩施工顺序，并把握好以下几点质量控制要点。

（1）编制施工组织设计。U型混凝土板桩沉桩施工前，应根据施工区域的地质条件、自然条件、周围环境及施工进度计划、工程技术经济、环境保护等要求，编制施工组织设计并经审核批准。在进行振动沉桩施工方案编写时，应根据施工要求、桩型大小和工程地质条件等计算沉桩阻力或校核板桩强度，以选择合适的振动锤和辅助沉桩设备。

（2） 测量放线。 由图3沉桩施工流程图可知，U型混凝土板桩在沉桩施工前，应首先进行排桩中心线的测量定位，以便确定每根板桩的中心点以及型钢导向架的架设位置，因此，施工单位在真正沉桩前应根据建设单位提供的施工测量控制点、现场周边环境、设计工程图纸等资料做好测量放线工作，并经建设、监理等有关单位现场人员复核验收后方可进行沉桩施工。

为了保证桩位位置准确和桩顶标高符合设计要求， 施工单位现场测量人员应认真记录各个桩位中心点以及对应的桩顶水平标高， 施工过程要随时复核桩位位置，以免发生偏桩情况。

（3） 板桩进场质量验收。U型混凝土板桩进场时，监理单位应组织相关单位对板桩外观质量及尺寸偏差等进行现场质量验收，验收范围应包括整批板桩原材，验收工作应仔细进行，认真检查连接锁口处是否有异物、橡胶止水条是否有破损、表面质量是否完好、吊点位置是否开裂、钢筋尺寸是否符合等，若发现有损坏或其他不符合情况，应禁止使用或及时修复后使用。

U型混凝土板桩的抗弯试验和检验规则应按照相关的企业标准执行，并在验收现场提供以下资料：厂家资质证明文件、出厂合格证、水泥等原材质量检测报告、预应力钢筋力学性能报告、混凝土试块强度报告、抗弯抗剪强度报告等。

（4） 板桩现场堆放、吊运。 在施工现场，U 型混凝土板桩应堆放于指定安全区域， 堆放场地周边应做好围蔽，场地应尽量平整硬化并有相应的排水措施、保护碰伤措施等。 为了防止滑移，U型混凝土板桩的堆放层数一般不应超过3层。

U型混凝土板桩在吊装前， 应编制相应的专项吊装方案并经审核批准。 运输、搬运及堆放前，应重点校核板桩强度、起重机载重量、基础承载力、吊点位置、振动锤夹持器夹持力等参数是否符合要求，尽量做到轻起轻放、安全平稳，严禁对板桩“抛、碰、滚”。

（5） 板桩沉桩过程质量管理。由于U型混凝土板桩是刚性体， 由轴线方向的凹凸榫锚固相连形成一堵连续地下墙体，因此，每根U型混凝土板桩的垂直度与稳定性就显得十分关键。

沉桩施打前，首先将U型混凝土板桩吊入型钢导向架，依靠其自重溜桩下沉，待限位滚轮拉紧后，桩头套入振动锤夹持器，应保证夹持器与桩身夹持部位尺寸匹配，若夹持长度不够或夹持力不足，均会出现振动锤偏向、板桩破碎、板桩滑动等质量安全事故。同时，应保证准备施打的板桩已用固定索具与已施打板桩锁合紧密，以防止板桩施打偏向，保证板桩之间可靠连接。

开始沉桩时，首先应调小振动频率，测量人员随时观测桩体偏位，实时调整限位装置的松紧程度，确保桩体垂直、紧靠下沉，待桩体进入一定深度的土层后，方可使用高频振动。

沉桩过程中，测量人员应架设电子经纬仪于沉桩机械附近的两个垂直方向上，严格控制桩身垂直度与桩顶平面位置，随时检查桩身是否损坏，若有损坏，应及时反馈并处理完毕后方可再施工。沉桩时，一定要始终保持起重机钢丝线、夹持器、桩头、桩身四者中心在同一直线上。在沉桩开始至入土2 m，测量人员可肉眼观测桩体是否偏位，若偏位，应立即停机，调整桩位，如有需要，可把桩体拔出，清障回填后重新沉桩。入土2 m以后的沉桩过程，测量人员可使用仪器测量桩体是否偏位，若偏位，也应立即停机，现场使用低应变法检测桩身是否完整，检测结果及时通知现场设代，由设计单位进行现场桩位校核，出具桩位调整或其他处理建议，业主单位批准后实施。在桩顶高程控制方面，测量人员与监理人员应做好旁站，做好桩体贯入度记录，随时把握桩体进尺情况，当桩端施打至接近设计标高时，应及时调节振动锤参数，控制好振动频率及夹持力度，确保入土深度、桩顶高程符合设计要求，保证整根板桩稳定可靠。

沉桩结束后，施工单位应及时收集整理相关沉桩资料（板桩试打记录、进场验收记录、沉桩施工记录、质量事故处理记录等），保证起重机、振动锤、导向架等可靠安全移位，及时清理施工现场，及时组织沉桩分项工程质量验收，验收合格后方允许下一步工序施工。

参考 《水运工程质量检验标准》（JTS 257-2008），U型混凝土板桩沉桩施工的允许偏差应符合附表要求。

2.4 板桩沉桩过程安全管理

U型混凝土板桩沉桩施工前一定要做好施工安全技术交底，特别是用电、起重吊装、高空作业等应编制相关的专项施工方案并获批准，沉桩施工安全管理应特别注意以下几点：

表1 U型混凝土板桩沉桩允许偏差表

施工现场必须做好围蔽，进场人员戴好安全帽；起重机、液压锤等施工机械要有进场验收记录，有安全接地和防护装置，落实定人定机负责制，操作人员须持证上岗；沉桩设备所行使道路要平整，倾斜度应小于1%，地面承载力符合要求，否则，须加固处理后方可施工；安装或拆卸沉桩设备时，要拉围绳，注意下风不可站人；碰到6级或以上的大风天气时，要停止沉桩施工。

3 结 语

U型混凝土板桩具有新型的结构特性，具有挡土面积大、力学性能优、施工速度快、经济效益高、适用范围广等优点，特别适合于边坡治理、护岸工程、基坑支护等工程领域。目前U型混凝土板桩在中山市水利工程建设中还处于介绍推广阶段，本文以中山市阜沙镇鸦雀尾水利枢纽工程为例，介绍了U型混凝土板桩的结构特点、工艺原理、工艺流程及施工质量要点、施工安全管理等内容，旨在不断总结U型混凝土板桩施工经验，不断改进施工技术和管理方法，进一步推广与应用U型混凝土板桩。

[1]魏占道，江彩霞.提高钢筋混凝土板桩沉桩合格率控制要点探讨[J].城市道桥与防洪，2016，（2）：144-149.

[2]张金虹，蔡福旺.混凝土板桩沉桩施工技术探讨[J].水运工程，2004，（6）：55-56.

[3]付明，赵辉等.U型混凝土板桩在天生河泵站工程中的应用[J].人民长江，2014，（16）：85-87.

[4]程月红，张厚斌.先张法预应力混凝土U型板桩沉桩方法研究[J].施工技术，2015，44（11）：101-103.

2017-01-04）

李洪添（1985-），男，广东中山人，硕士，工程师，主要从事水利工程施工质量与安全监督工程。