波浪桩在生态修复护岸加固工程中的应用

刘永利，张家鑫，邵光辉

（山东临沂水利工程总公司，山东 临沂 276006）

沂河北岛安全生态修复项目，工程施工范围位于沂河桩号69+385~69+585 处，进岛路东西宽16 m，南北长240 m；环岛路四周总长910 m。原护岸为混凝土块斜坡，基础采用浆砌石，前期由于违建拆除，导致现有护岸损坏。为了防止汛期河道洪水对岛冲刷，需对岛四周进行护岸加固。

本项目所在区表土层为大粒径砂砾石覆盖层及细砂层，设计采用M 波浪桩进行护岸加固，波浪桩规格为W-CP-400-8，桩身混凝土强度等级为C80，约1 256 根，采用ZX450 挖掘机机械手臂振动打桩机进行沉桩作业。

1 波浪桩施工工艺

波浪桩是一种新型的预应力混凝土构件，本案例波浪桩截面呈半圆，成型方式采用M 型，混凝土强度等级为C80，主筋采用预应力混凝土钢棒，其质量符合现行国家标准《预应力混凝土用钢棒》（GB/T5223.3）。采用先张法工艺制作，在混凝土内添加自主研发的高性能复合材料，优化混凝土配方及养护工艺，经离心成型和高温养护后成桩。该桩具有以下优点：

1）造型美观。桩与桩拼接在一起错落有致而不单调，形状为波浪状，美观性高。

2）施工速率快，经济高效，节约成本。采用工厂预制，机械垂直沉桩，施工效率高，减少各方面措施费用，桩截面为拱形设计，极大增加挡土面积，相比传统桩型经济效益好。

3）运用灵活，根据实际工程情况，灵活调整桩长，确保桩端进入稳定土层，稳定性强，同时可减少传统施工中软基处理工程费用。

4）施工速度快，开挖基槽后直接采用桩基沉桩，施工方式便捷高效。

1.1 波浪桩施工工艺

1）调度波浪桩施工机械进场就位（引孔机、打桩机、挖掘机），同时清除及平整作业区域场地，保证机械正常作业。

2）技术人员根据设计图纸，放线标示出基槽开挖轮廓线。

3）波浪桩施工范围内的地层地质情况大致分为3 层，首层为北岛扩建时填筑的建筑弃渣，第二层为原护岸混凝土块斜坡，第三层为砂砾石覆盖层。为保证波浪桩顺利施工，需将第一层和第二层建筑弃渣及混凝土块开挖清除，基槽开挖至砂砾石覆盖层后停止作业，平整基槽，准备进行下道工序施工。

4）技术人员根据监理复测确认后的测量控制点及水准点，结合设计图纸，采用GPS 将波浪桩桩位控制线及桩位控制点分段标示在基槽平面上。

5）引孔机就位，调整作业角度，在桩位控制点上进行引孔作业，现场指挥信号工跟踪调度指挥，控制桩位位移及引孔钻杆垂直度偏差在允许误差范围内，确保引孔作业的有效实施。

6）打桩机就位，停在离打桩点就近的作业平台，侧向施工，便于观测。采用逐根沉桩的方式，使用专用夹具，锤头下降，开液压夹口，夹起波浪桩，放置波浪桩、沉桩。

7）陆续引孔、沉桩。

1.2 施工过程控制要点

2021 年1 月，项目部通过试桩发现桩顶标高及桩身垂直度控制效果不理想，偏差过大，一次成桩合格率低。经过分析，得出影响因素如下：

1）其他同类工程波浪桩施工时采用的是安装定制导向架及全站仪辅助校核的方式来提高波浪桩沉桩垂直度，而本工程地质复杂，需在开挖后狭小的基槽内施工作业，以及波浪桩布设线路曲折、不规则，导致无法采用定制导向架，单纯采用全站仪单方向校核控制无法达到要求。

2）波浪桩施工对地质条件要求较高，适宜土质为粉土、壤土、淤泥质土，而本工程波浪桩施工范围内的地层主要为大粒径砂砾石覆盖层，在沉桩过程中受挤砂效应的影响，导致沉桩到一定深度后无法下沉，桩顶标高控制偏差大。

根据上述影响因素，项目部制定了相应的对策和措施，具体如下：

1）针对“垂直度测量控制”方面，制定措施为调整桩身垂直度控制技术方案，进行全员技术交底，要求严格按照新的技术方案进行实施控制。打桩前在预制桩身上弹出两条相互垂直的轴线，分别取同一根桩的三个测量控制点，现场架设两台全站仪，分别在平行于轴线方向和垂直于轴线方向，两站仪器夹角为90°，分别对准预制桩上弹出的轴线，进行跟踪测量控制，确保桩身的垂直度；技术人员主动缩小垂直度的控制偏差，控制在≤0.4%L（桩长）范围内，如有偏差及时纠正，纠正后才能继续沉桩。

2）针对“桩顶标高控制”方面，制定措施为组织项目部质量、施工和技术人员制定引孔施工方案，并向施工人员进行技术交底，增加每根桩桩侧引孔次数至2~3 次，有效释放砂的挤压应力，减小对沉桩的影响；沉桩施工过程中实时记录压桩沉桩速度，控制压桩速度≤2 m/min，避免因超压影响本桩的最终高程；同时技术人员用水准仪跟踪校核控制桩顶标高，如有偏差及时采取措施进行调整。

通过以上措施的实施，提高了M 型波浪桩施工质量的过程控制，提高了一次成桩合格率，在施工质量较好同时，取得了一定的经济效益。

2 波浪桩沉桩质量检验与评定

目前，国家暂未制定统一的波浪桩沉桩质量检验与评定标准，本项目对应现行标准《建筑地基基础工程施工规范》（GB51004-2015）《建筑地基基础工程施工质量验收标准》（GB50202-2018）以及设计要求，根据企业标准进行研究分析，补充了波浪桩沉桩质量检验与评定标准。见表1。

表1 评定标准

3 波浪桩施工注意事项

1）波浪桩施工时地质勘察资料必须准确、详细。波浪桩在沉桩作业时如遇到不利地质条件将会直接影响波浪桩无法继续沉桩作业，对前期勘察报告中的地质条件要求较高。

2）波浪桩施工时对沉桩质量要求较高。例如：桩身垂直度、桩与桩之间的缝隙、桩顶标高、顺直度等。波浪桩在采用“M”型搭接方式时，往往沉桩后桩与桩之间会存在缝隙（≤2 cm），为防止后期因河水冲刷导致水土流失，本项目采取了在桩与桩交接部位形成的槽孔内用闭孔泡沫板进行封堵处理的方法，槽孔宽度约14 cm，因本项目波浪桩施工范围基槽开挖深度已达到河床以下，所以封堵深度按桩顶至基槽底之间的长度即可。具体做法为：将尺寸为2.0 m×1.0 m 的闭孔泡沫板分别裁剪成2 m×0.14 m 的条形板，清理桩与桩之间形成的槽孔，涂抹强力胶，在槽孔内自下而上粘贴条形闭孔泡沫板，使条形闭孔泡沫板高出桩顶2 cm。

4 结 语

传统生态护岸一般采用格宾石笼挡墙护岸等，多为干地施工工艺，需进行围堰填筑和基坑排水，费用高，工序繁杂，工期长。另外该项目处于沂河主河道内，填筑围堰需进行洪评及相关部门批准，施工过程不可预见性因素较多。而通过采用波浪桩进行护岸施工减少了围堰及排水费用，减少了繁杂的施工工序，加快了工期，经济高效，可谓是生态护岸工程必选的最佳方案（在地质条件等允许的条件下）。