河道预制装配式预应力组合板桩护岸研究

赵长海 安徽水利开发有限公司

1.工程概况

固镇县城乡供水一体化及防汛抗旱水利提升县城周边水系水环境治理工程位于固镇县城周边，主要包括：北城区景观河、三八河及三八站引河、樱花园护城河及周边水系、城区铁路运河水系连通及环境治理。根据河底高程及蓄水位，同时结合现状地块范围，本次河道护岸拟采用预应力混凝土空心支护板桩草皮缓坡复式断面。

预应力混凝土空心支护板桩作为低边坡防护措施，工厂化预制、施工方便、作业周期短等特点，具有高技术性能、高性价比、高施工效率，低能耗、低占地面积、低劳动力投入等优点，完全满足施工技术要求、景观美化设计等需要。

2.板桩施工工艺

2.1 施工准备

2.1.1 施工测量

按照设计图纸、业主提供控制点，采用 GPS 和全站仪准确测放出施工轴线、边线，并在施工区域附近设置平面及高程控制桩。同时根据施工规划和现场地形，测放出施工便道、上下坡道、板桩堆放场等。

2.1.2 场地准备

桩基开工前，采用反铲挖掘机按照施工要求和整体规划，对施工现场进行开挖、修整，具体包括：施工便道、导槽开挖、上下坡道修整、堆放场地等。

施工便道：利用堤顶道路或市政道路或新修泥结石道路。施工时，有必要在施工便道上铺设钢板，满足施工机械作业通行、施工材料运输需要。

运输道路：充分利用原有道路，并采用挖掘机修整，满足材料进场运输要求。

上下坡道：为方便施工，拟按照每200～500m 设置临时上下坡道一处进行（具体视现场条件调整）。

堆放场地：采用反铲挖掘机对临时堆放场地进行平整、压实，确保场地满足板桩堆放要求。

2.2 板桩定制（预制）、吊运、堆放及验收

2.2.1 板桩定制

采购成品预应力钢筋混凝土空心支护板桩，由厂家负责生产，并运至现场。预应力钢筋砼空心支护板桩断面为570mm＊400mm，内部空心直径Φ240，长度分别为 8m、4m和3m，见图1。

图1 预应力钢筋砼空心支护板桩断面图

立板桩采用连接式结构，通过板桩侧面的榫将各桩连接，提高结构的整体性，方便打桩施工，见图2。

图2 预制桩拼接大样图

为保证桩与桩连接紧密，预制时严格控制施工质量，保证偏差值符合规范要求。

为了方便打桩施工，板桩预制时在底面形成尖榫形结构，减小施打压力。同时两相邻桩的一侧榫也做成斜角，有利于板桩紧密相连。

2.2.2 运输、起吊、堆放

板桩砼强度等级达到100%后才能出厂。板桩在运输过程中，按照两点吊的位置要求（支点距离桩端不宜大于0.21L），并垫以垫块防止滑动，防止层与层之间的垫块与桩端的距离不等而造成错位。运输时，堆放层数不超过3层。

板桩起吊设计图见图3，采用两点吊，防止吊装过程中桩产生裂缝或过大的变形。吊点符合设计要求，并保持平稳。

图3 两点吊吊点的位置示意图

板桩的堆放场地采用推土机整平、压路机压实，四周设排水沟。堆放按两支点法进行，最下层支点宜在垫块上，且支点应在同一水平面上。堆放层数为3层。

2.2.3 检验与验收

板桩进场时，做到质量合格，质保资料齐全（含原材料质量试验报告、钢筋试验报告、砼试验强度报告、板桩出厂时附产品合格证等）。板桩外观质量及尺寸允许偏差、抗弯试验等均按规范要求进行检测、验收。

2.3 沉桩施工

在沉桩前，做好设计及施工安全技术交底，并严格按照《港口工程桩基规范》（JTS167-4-2012）、《板桩码头设计与施工规范》（JTJ167-3-2009）、《水运工程质量检验标准》（JTS257-2008）等相关规范要求进行施工。

2.3.1 试验段施工

沉桩施工大面积开工前，先进行试验段施工。拟在施工范围选择具有代表性的一个单元，作为本工程板桩支护施工的试验段。

通过试验段施工，进一步优化施工工艺，完善各工序之间的协同作业，同时复核地层土质及地质情况，采取针对性措施。试验段施工只是对既定方案在本工程现场实际条件下，方案的可行性、可操作性、科学性、合理性等进行验证。

施工方案同正常施工基本一致。试验段施工方案经监理工程师批准，并对所有施工人员进行安全教育和安全技术交底后进行。试验段施工暂定为一个月。施工期间，安排专人负责现场施工资料的收集、整理，记录相关沉桩参数、地质土层以及现场施工情况等。遇到施工难题，会同业主、监理方共同分析问题成因，研究解决措施。

试桩完成后，及时总结试验段施工总结报告，对试验段施工全过程进行总结分析，找出施工中存在的不足和问题，提出切实可行的保障措施，并据此优化板桩沉桩施工方案，为后续沉桩施工顺利提供保障。

2.3.2 工艺流程

沉桩施工工艺流程如图4所示。

图4 沉桩施工工艺流程

2.3.3 基线测量与导槽开挖

沉桩前，需进行测量复核和基线放样。现场采用GPS或全站仪器，准确测放出桩中心线作为导槽轴线。导槽设计宽0.8 m，深1.5m，利用反铲挖掘机开挖。

2.3.4 定位

采用型钢作为定位桩。型钢的打设过程中，采用两台全站仪，布置在互相垂直方向进行测量，保证型钢打设的垂直度。定位桩的打入深度应比板桩适当增加0.3m左右，上端宜高出地坪标高 0.2～0.3m。

在板桩施打前，可先在桩周围设置钢围檩，以提高桩施打时的定位效率，减少桩打设过程中的变形。安装过程中要控制好钢围檩与板桩侧壁接触的导向段的垂直度。

钢围檩采用工字钢焊接而成，长度为12m左右，内侧壁间距575mm（针对板桩规格制作)。在工字钢肋板加焊固定导向滑轮和固定横梁，采用钢缆连接小型卷扬机紧固，作为紧固装置，使板桩压入时与临桩紧靠。紧固横梁与板桩接触采用定制滑轮卡，既达到紧固目的，又减小板桩下行阻力。

2.3.5 沉桩

沉桩过程为单向施工，单根施打。沉桩前打设工字型钢导向架，板桩沉桩以标高控制为主。沉桩困难时，为减小沉桩入土难度，采用高压泥浆泵通过板桩的高压射水孔进行冲水辅助沉桩，并根据土质情况，及时调节冲水压力，控制沉桩速度。冲水压力视土质情况、入土深度、桩型等确定，并根据现场试验段试桩情况优化调整。沉桩桩端距设计高程小于1.2m(小于1.0倍边长），应停止冲水，将水压降至0～0.1MPa 后，缓缓送桩至设计高程。

沉桩过程中，保持振动锤和桩轴线对齐。采用2台全站仪定时观测桩的水平面和垂直度，保证沉桩过程的偏差在控制范围内，发现偏差超过允许值及时采取措施进行纠偏。若出现异常情况，应及时记录，并采取有效的应对措施。

沉桩后，立即测量桩顶自由状态下的偏位，如果偏位较大，应与设计联系。沉桩完成后，及时对桩进行夹紧，并测量桩位偏差。夹桩后铺设底板，再次测量桩顶偏位，作为竣工的最终偏位值。

2.3.6 顶梁施工及桩后回填

沉桩完成后，及时对桩顶进行清理。桩顶高于设计高程或桩顶砼裂损部分，应予以凿除，凿除时防止桩顶砼掉角、松动或开裂。桩顶低于设计高程时，可采用局部降低桩帽梁高程或接桩进行处理，接高部分应满足设计要求。

桩顶处理完成后，开始顶梁浇筑施工。顶梁模板采用定型钢模板，局部采用木模板。为避免底口板缝漏浆形成蜂窝、麻面等，模板安装后，采用泡沫胶进行封堵，确保板缝不漏浆。

模板安装完成并通过验收后，进行钢筋绑扎施工。钢筋在加工厂完成加工后，运至现场绑扎，并按设计要求设置砼保护层。

砼采用拌合站集中拌合，砼罐车运至现场，汽车泵入仓浇筑。砼的振捣采用插入式振捣棒振捣，表面人工抹平压光。砼凝固后，及时覆盖并洒水养护。

桩后回填在砼达到设计强度后进行，回填采用人工摊铺，冲击夯夯实。

3.板桩沉桩质量控制

板桩通过轴向榫连接形成刚性的地下墙体共同受力。为保证板桩墙的受力性能，减少板桩墙扭曲，板桩沉桩过程中的定位控制至关重要。除了上文提及的在沉桩过程中布置2台全站仪测量定位桩的水平和垂直位置外，还需要有严格的质量控制措施，保证每根桩的正位。

具体质量控制措施如下：

（1）施打前进行预制桩的强度检测，确保符合设计和规范要求。

（2）认真分析试桩过程，根据试桩结果调整工艺，并记录。

（3）轴线控制。打桩前进行系统的轴线复核，控制轴线偏差不超过20mm。保证沉桩夹紧，防止脱榫。

（4）垂直度控制。用两台全站仪测量监控过程中，如果桩体出现较大偏移需停机调整，将桩拔出，清障回填后重新沉桩。桩体严重倾斜时，将桩拔出，用钢桩定位，再将桩重新沉入。

（5）高程控制。桩下端位于软土时，桩下端达到设计标高，桩顶允许偏差应控制在-50，+50mm 范围。板桩施打至接近规定标高时，应调节振动锤的振动参数来控制振动频率及力度，以保证桩顶标高符合设计要求。

（6）沉桩允许偏差。

1）垂直于板桩墙轴线方向平面位置允许偏差为±100mm；

2）垂直于板桩墙轴线方向垂直度允许偏差为10mm；

3）沿板桩墙轴线方向垂直度允许偏差为15mm；

4）板缝间缝宽允许偏差为30mm。

5）检验批划分：100根为一个检验批，不足100根也应划分为一个检验批。

（7）桩身检测。沉桩完成后，采用低应变动力试验法对桩身质量进行抽检，检测桩数不少于总桩数的10%，并不得少于10根；沉桩中发生贯入度过大或者存在其他影响桩身结构可靠性的异常情况时，应逐根进行检测。

4.结论

本文依托固镇县城乡供水及周边水系水环境治理工程，对河道护坡采用的预应力混凝土空心支护板桩施工工艺进行详细阐述，分析了施工过程中可能出现的问题及应对措施，保证了护岸质量，取得了较好的工程效果。