U形预应力混凝土板桩在黄浦江防汛墙中的应用

严燕娟

（上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市 200092）

0 引言

黄浦江作为上海市的母亲河，跨越上海市中心城区。黄浦江两岸的防汛墙不仅是城市防洪体系中的重要一环，也是城市滨水岸线中的坚实基础。黄浦江防汛墙通常在原岸线位置加固改造，桩基根据周边环境采用灌注桩或者预制混凝土桩基。但防汛墙需根据规划河道蓝线调整设计岸线时，尤其是在地质条件较差的区域，与灌注桩施工周期长、成本高，普通预制混凝土桩抗弯截面小，难以满足防汛墙结构安全要求的特性相比，U形预应力混凝土板桩在使用性能、经济效益、施工周期等方面拥有了明显的优越性。

本文以徐汇滨江张家塘港河口改道防汛墙设计为例，探讨U形预应力混凝土板桩在黄浦江防汛墙工程中的应用。

1 工程背景

张家塘港是黄浦江左岸的一条重要支流，位于徐汇滨江公共开放空间自然体验区的核心位置。原河口与黄浦江夹角大约呈45°，斜交汇入黄浦江。根据最新规划河道蓝线，河口处岸线大幅度调整，调整后河口与黄浦江基本正交，北岸向河道内推进最远26 m，南岸向陆域内退后最远56 m，调整水域面积共计约6 000 m2，涉及调整岸线长度南北两岸共366 m（见图1）。

图1 张家塘港河口平面布置图

2 设计方案

2.1 桩型比选

防汛墙桩型需保证承载和抗滑等功能，黄浦江防汛墙常规桩型为钢筋混凝土预制板、方桩、钻孔灌注桩等。我国于2009年引进了U形预应力混凝土板桩生产技术，因为其抗弯性能好、经济效益高、施工工期短等优点，已在河道护坡治理、航道护岸、港口码头、围海造地、圈围促淤、市政管道、城市基坑支护等工程中逐渐推广[1-2]，但在黄浦江防汛墙建设中尚无先例。

这些桩型根据不同的使用情况，各有其特点（见表 1）。

表1 防汛墙桩型比较表

（1）普通钢筋混凝土预制板、方桩。这是防汛墙结构中最为常规的一种桩型，由现场或工厂预制而成，运至现场定位后打入。具有质量较可靠，施工工艺简单，可提前预制，工期短，对施工场地要求小，施工现场砂石、水泥浆污染少等优点。但该桩型在打入时，同样存在对周围土体的挤压、振动、噪声等现象。

（2）钻孔灌注桩。由现场原位制作而成。具有适合各种复杂地质条件、噪声小、无振动、无吊装附加应力和打桩应力等问题。根据受力要求选择大直径获得较大承载力等优点，特别在市区施工、周边建筑物密集且距离工程较近的情况下，运用该桩型较为合适。但钻孔灌注桩施工工艺相对复杂，需进行钻孔，泥浆护壁、清孔，钢筋笼制作、运输、吊装，混凝土浇筑等工序，施工周期长，若泥浆护壁和清孔处理不慎，易造成塌孔或桩基承载力降低。现场需设泥浆池，便于泥浆配制、循环和净化。泥浆的排放和处理不当会对环境产生一定的影响。

（3）U形预应力混凝土板桩。采用U形结构截面形式，截面形式受力性能优良。不但提高了挡土截面，而且有效提高了结构高度，使截面惯性矩，抗弯刚度，抗弯、抗剪性能也得以大大提高；经济效益明显。结构的配筋率大大降低，截面结构形式先进，单桩挡土截面长度长。施工工期短，采用工厂化预制模式，工地机械化施工成型。施工工艺、适用地质范围广，成桩后截面美观。根据现场地质条件，可采用静压、振动、锤击桩等施工方式，严格控制施工质量，保证单桩之间的结合，使成型之后的板桩桩墙不但质量优良，更因结构截面形式错落有致，而使墙壁具有美感。

由表2可见，与常规300×500钢筋混凝土板桩相比，450m m高的U形钢筋混凝土板桩截面面积仅为其1/2,而截面抗弯刚度则可达到其2倍；600m m高的U形钢筋混凝土板桩截面面积为其3/5，而截面抗弯刚度可达到其4.5倍，有效控制桩顶位移。

表2 U形板桩与普通板桩性能参数对比表

张家塘港河口改道岸段因为整体岸线变化较大，尤其是北岸，根据最新规划河道蓝线调整后，防汛墙基础基本位于原河道之内，改道段地质条件差，淤泥层厚。同时施工工期紧张，景观竖向设计有高填土的荷载，更是对防汛墙结构提出了更高的要求，若处理不当，防汛墙极易产生位移变形。相比其他桩型，U形板桩的高强抗水平力性能和施工快的特性更为适合，故该段防汛墙改造时采用了U形预应力板桩与方桩结合的结构形式。

2.2 结构方案

该工程中新建高桩承台结构，墙顶标高6.40 m，底板底标高2.50 m，底板厚0.6 m、宽4 m。前排桩基选用U形先张法预应力钢筋混凝土板桩（h=600 m m），长19 m，后排为350 m m×450 m m×19 000 m m@1 200 m m钢筋混凝土方桩。

张家塘港河口南岸为开挖段，先陆上施工防汛墙结构，待墙身强度达到要求后，再进行分层开挖。开挖时先挖较远处，新建墙前保留一定宽度土台，待墙体稳定时再对墙前泥面进行疏浚，老岸线防汛墙结构拆除。北岸为回填段，先清除表层浮泥1 m后分层回填，承台及承台后3 m范围内先回填袋装砂，上敷设300 g/m2土工布一层。再分层回填砂性土和黏性土并夯实，每层回填厚度不超过30 cm。老岸线墙顶凿除至设计地坪标高。张家塘港防汛墙结构断面图如图2所示。

3 施工过程中应注意的问题

（1）对张家塘港河口岸线进行调整，施工时应先做到先挖后填，即先完成南岸段防汛墙，再实施北岸，保证施工过程中黄浦江水面积不减小，保障现有的防汛安全和不降低河道调蓄功能。

（2）南岸岸线向水中推移时，新老岸线局部交叉，应局部拔除老岸线的桩基，避免影响新岸线的桩基施工，同时在新开河道内其他桩基应截除至规划泥面线以下。

图2 张家塘港防汛墙结构断面图

（3）张家塘港两岸土压力变化较大，无论开挖和回填都应做到分层开挖或回填，避免加（减）载剧烈，导致新建防汛墙产生位移。

（4）U形板桩为先张法预应力预制桩，对施工控制要求较高，桩身出现破损后，桩基预应力会有所损失，建议由专业施工单位进行沉桩。板桩若出现脱榫，应及时进行修补。

4 结语

该段防汛墙主体结构和墙后回填工作均已于2017年汛前实施完毕，已经安全度过了一个汛期，保证了徐汇滨江周边地区的防洪安全。

在黄浦江改道河道中，U形预应力板桩优势明显：抗弯刚度大、整体性好，墙后高填土时也能有效控制桩顶位移；桩基工厂模块化预制，相比于现场浇筑灌注桩等相同抗弯刚度的桩基，施工工期大大缩短。本文以徐汇滨江公共开放空间张家塘港河口改道防汛墙工程为例，介绍了U形板桩在黄浦江防汛墙中的应用，为以后类似工程提供参考和借鉴。