嘉定区顾浦河道整治工程中的塑钢板桩施工要点研究

高 明

（上海城建水务工程有限公司，上海市 200082）

0 引言

嘉定区顾浦(省界—鸡鸣塘）河道综合整治工程是2019 年上海市嘉定区政府投资建设的重点水利项目，规划为次干河道，是圩区排水主要通道。总体定位为打造具备生态防护功能、体现历史文化特色、满足滨水活动条件的嘉北郊野生态廊道。目前，国内外用于水利工程建设的新材料日新月异。河道治理工程在满足防洪防汛的安全前提下，开始注重工程的环境问题。为充分发挥顾浦河独有的资源和沿岸城市独特的地域优势，精心打造独具特色的城市形象和景观风貌，让城市贴近水系，让河流融入城市，实现河畅、水清、岸绿、景美，迫切需要在工程结构和新材料运用方面实现突破与创新，引进既能满足工程安全要求，又能兼顾生态效果和景观效果的新材料、新技术，实现水利工程与生态景观的有机融合。

1 塑钢板桩简介

高强度塑钢板桩（以下简称塑钢板桩）采用强化复合材料经特殊工艺一次性挤压成型，具有材质轻、隔水性好、抗老化、耐腐蚀、施工快捷、使用寿命长等优点，还具有施工占地面积小、便于搬运堆放、绿色环保无污染等优势，可缩短施工工期、减小施工作业面，对周边环境影响小，有利于生态环境的保护，被水利部列入《2016 年水利先进实用技术重点推广指导目录》。现已广泛应用于防洪、排涝、防塌陷塌方、防泥石流等自然灾害抢险救灾和工程建设中。

塑钢板桩外形依据物理学原理设计，采用大惯性矩截面设计，每片两侧设置C、T 型凹凸套接接头（见图1）。板桩间通过接头相互连接，使组合后的塑钢板桩整体贴合堤岸。板桩材质坚固、稳定、耐久，不受气候和水质影响，对水土环境不产生污染，绿色环保。其质量仅为钢板桩的八分之一，安装迅速，施工便捷，可组合形成一个整体连续的护岸板墙。

图1 M 型塑钢板桩截面图

2 施工基本情况

2.1 塑钢板桩护岸位置及形式

该工程塑钢板桩护岸位置主要位于外前公路与顾浦河交叉处南侧约600 m 的古镇保留段，见图2 所示。塑钢板桩护岸结构形式详见图3 所示。

图2 塑钢板桩施工平面位置图

图3 塑钢板桩护岸结构形式图（单位：mm）

2.2 设计要求

（1）塑钢板桩拉伸强度不小于40 MPa，抗弯强度不小于60 MPa，抗剪强度不小于130 MPa，必须采用通过国家认证的单位检验产品验收。

（2）选用列入水利部《水利先进实用技术重点推广指导目录》 的产品，以便于业主对产品标准的验收。

（3）塑钢板桩定位偏差应小于30 mm，打桩定位时，送桩与塑钢板桩定位点标记差不超过50 mm。

（4）板材的宽度、高度、长度和厚度偏差应符合Q/YHJ01-2016《高强度塑钢板桩》企业标准相关规定。

（5）进入施工现场的塑钢板桩应按要求抽查验收。

（6）塑钢板桩施工完毕后应进行轴线、垂直度、桩顶高程、桩顶平整度抽查验收。并应符合相关要求[1]。

（7）塑钢板桩施工的质量检测应满足现行国家相关规定。

2.3 地质情况

根据勘察资料，拟建场地在勘察范围内，可分为4 个层、若干个亚层。地基土的构成与特征见表1 所列。

表1 地基土构成与特征一览表

3 塑钢板桩施工工艺流程

3.1 塑钢板桩进场

塑钢板桩材料由厂家采用船舶运输至施工现场水上打桩机（液压震动锤型号ZX360H-3）处。塑钢板桩材料材质较轻，由两名工作人员在运输船上配合水上打桩机逐根将塑钢板桩安装打入准确位置。如此循环，待运输船上的塑钢板桩全部打设完毕后该运输船退场。

塑钢板桩材料出场时为整捆，每捆根数为15根，单捆质量约为2 t，每艘运输船内水平放置3 捆，垂直叠放3 层，总计9 捆，每层之间采用2 根垫木作为隔层，每船的塑钢板桩总质量约为18 t，远低于运输船的标准载重80 t，符合安全运输的要求。

3.2 塑钢板桩施工组织

质量较轻是塑钢板桩的特点的之一，故而现场的施工较为简便。根据该工程的特点，由于受施工现场条件限制，河道两岸为古镇保护区，大型机械在岸上施工具有一定的局限性。为保护古镇河道两岸的原有构筑物，该工程采用水上打桩的方式施工塑钢板桩。

水上打设塑钢板桩机械采用液压振动锤安装于挖掘机上与定位挖掘机船组合施工。施工人员由塑钢板桩运输船驾驶员1 名，定位挖掘机船驾驶员1名，挖机打桩机驾驶员1 名，现场施工技术指挥1名，塑钢板桩搬运、安装及辅助工作人员5 名。所有的机械及人员必须通过进场报验，工作人员必须经过安全技术交底、培训考核合格持证上岗[2]。施工开始前还必须向河道管理部门、海事处、水利部门等报备，服从相关管理部门的规定。

3.3 施工工序和要求

（1）定位挖掘机船在打设塑钢板桩处停稳，插入定位桩使船身保持稳固。打桩机夹取送桩板，将送桩板平放于运桩船甲板上，放置时必须注意船体平衡，尽量轻取轻放。

（2）由搬运、安装人员将塑钢板桩从船舱内搬运至甲板并安装于送桩板上，安装前必须确保送桩板表面清洁无杂物，使塑钢板桩与送桩板紧密贴合。

（3）在塑钢板桩和送桩板紧密贴合的前提下使用夹紧件将塑钢板桩与送桩板固定牢固。夹紧件必须与塑钢板桩垂直对称加固，左右两侧共三对，间距保持在1.5 m 左右。

（4）送桩板与塑钢板桩采用夹紧件牢固固定后采用打桩机夹取，在事先标记好的桩位处振动入桩。施工人员根据沉桩的深度同步取下夹紧件，并调整桩身的垂直度。

（5）在沉桩过程中，施工人员扶板时必须注意安全。严格按照施工前标记的桩位下桩，确保C、T 接头连接平顺紧密。现场施工技术指挥人员密切注意沉桩状态，发现桩身有倾斜或其他不正常情况及时指挥打桩机驾驶员和扶桩人员进行调整，确保每根桩的施工质量。

（6）当沉桩到达设计标高后，现场指挥人员及时指挥停止沉桩，用打桩机夹取送桩板振动拔出，完成一根桩的施工，并依次施工下一根塑钢板桩。定位挖掘机船与塑钢板桩运输船也根据打设的桩位调整停放位置。

3.4 施工流程及进度分析

根据该工程特点及总进度计划，塑钢板桩施工计划于2020 年5 月初开始，6 月底结束，施工时间为2 个月。

依据以往的施工经验，以及该工程的施工组织和现场实际情况调查，每根塑钢板桩的施工步骤和时间组成如下：

3.4.1 定位挖掘机船、运输船、人员等就位

该工程所采用的塑钢板桩长度为6 m，宽度为72 cm，每次定位挖掘机船插下定位桩定位后，可打设的长度约3.5 m 距离，约为5 根塑钢板桩。每打设完3.5 m 后须重新定位，每次拔出定位桩移动至新的打桩位置插下定位桩自身定位以及运输船和人员就位需耗时5 min，平均到每根塑钢板桩为耗时1min。

3.4.2 装板

由2 名搬运工将塑钢板桩从运输船舱搬运至送桩板上，每边固定3 个夹具共3 对，安装完毕后检查塑钢板桩和送装板间的严密性和每个夹具的状态，检查完毕符合要求后向现场施工技术指挥示意，装板时间需要约2 min。

3.4.3 吊桩及桩底包裹

塑钢板桩与送桩板安装完毕后，现场施工技术指挥人员指挥打桩机驾驶员夹取送桩板缓慢吊起，在施工辅助人员的配合下将桩吊至指定位置。施工人员使用厚塑料编织袋包裹塑钢板桩和送桩板底部并固定，避免沉桩时土体进入送装板和塑钢板桩之间的间隙。此过程耗时约2 min。

3.4.4 下桩

送桩板与塑钢板桩吊装就位后，由现场施工技术指挥人员指挥打桩机振动入桩，根据下桩的深度由施工人员分别取下第一至第三对夹紧件，并在下桩过程中密切注意桩身垂直度及下桩状态，发现异常立即调整，直至桩体到达设计标高。此过程耗时约4 min。

3.4.5 拔桩

在桩体到达设计标高后，现场指挥人员指挥打桩机振动拔出送桩板，塑钢板桩则留在指定位置成桩完成，进入下一根塑钢板桩施工。拔桩需耗时约1 miin。

综上所述，单根塑钢板桩施工完成总计耗时约10 min。每小时可完成6 根塑钢板桩，按每日工作时间8 h 计算，每天可打设48 根塑钢板桩，长度为35 m。该工程塑钢板桩工程量总计为1 200 m，在正常施工状态下，能完全满足2 个月的施工进度计划。

4 过程中遇到的问题及处理

4.1 沉桩范围内周边障碍物

塑钢板桩施工区域为古镇保护区，河道两岸边存在原有种植的香樟树且个体均较大，枝繁叶茂，部分树枝已生长到至河岸外侧。刚进场施工时，由于塑钢板桩为紧临原有护岸施工，茂盛的树枝严重影响到了打桩的进度和质量，甚至有些部位无法打桩。因此项目部立即暂停了打桩施工，在向监理、业主等单位反映情况后，通过与绿化管理部门等相关单位的协调，同意我部将影响施工的树枝修剪后施工。经过3 d的绿化修剪确保不影响打桩后，塑钢板桩恢复施工。

4.2 局部位置河底存在硬块

在打桩过程中，发现河底局部存在硬质块体导致塑钢板桩无法沉至设计标高。在与监理、业主、设计等相关单位反映情况后研究决定，若只是局部1至2 根无法沉至设计标高，则割除塑钢板桩高出设计标高部分，保证塑钢板桩顶部齐平，便于下一步的压顶施工。若存在大范围无法沉至设计标高，则由设计单位作出设计变更，在此部位采用其他形式的结构。最后打桩施工完成，并未出现大范围无法沉至设计标高的情况。

4.3 沉桩过快影响线形

初期打桩施工时，由于急于追求施工进度，在完成十余米长度的塑钢板桩时，发现有局部线形歪斜的现象，影响外观质量。项目部立即要求放慢沉桩速度，在确保线形直顺的前提下方可进入下一步施工，最终得出沉桩速度约为0.03 m/s 的情况下既能保证沉桩质量和线形，又能保证施工进度。

5 施工要点分析

虽然在钢板桩施工前，已排摸了打桩位置处是否存在各种管线或其他构筑物，也办理了相关水上作业的手续，设置了各类防护措施，却疏忽了上空的绿化树枝的障碍，导致了3d 暂停施工。所以，前期工作一定要做到充分细致，才能使施工顺利地进展。在施工过程中，如果遇到可预见以外的问题时，千万不能擅作主张。一定要及时上报相关单位，在充分讨论研究得到认可后方可施工。打桩施工时，不能盲目追求进度，必须在保证质量安全的前提下，充分掌握施工流程步骤，具备一定熟练度以后才可适当提高速度。

6 结语

在各个施工领域高速发展的当下，传统的施工材料、技术已无法完全满足现代社会的要求，这就要求我们必须去创新，保持对新工艺、新技术、新材料的追求才能使我们不断地发展。采用塑钢板桩施工技术已经逐渐体现出其优越性，并且已被列入水利部《水利先进实用技术重点推广指导目录》的产品。相信在不久的将来，采用塑钢板桩施工技术必定会逐渐成熟和推广。