PC壁体桩支护、排水一体化技术在明渠施工中的应用

陈词珊 （安徽水利开发有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1. 技术特点及适用范围

1.1 技术特点

采用PC壁体桩施工技术成型的排水明渠，由于占地面积小，不仅减少了永久征地，还大大减少了土方挖填量，更有利于水土保持。

该技术充分利用高强桩体入土性好的特点，采用静力压桩机可轻松施沉至设计要求的深度，施工安全性高，既利于标准化施工，又能快速、安全成型明渠。

PC壁体桩通过桩间密封孔灌注细石混凝土，和桩顶冠梁形成有机整体，更好地发挥了PC壁体桩抵抗横向土体侧压力好的功能，能有效防止护壁后的土体渗水。成型后的排水明渠整齐、美观、使用寿命长，支护、防渗效果好，投入使用后管养方便。

1.2 适用范围

本技术适用于市政工程中的排水明渠方面的施工内容，在支护深度较深、地质条件差的环境中更为适用，尤其在有限空间内需快速成型的渠道施工方面有着明显的优势。

2 工艺原理及工艺流程

2.1 工艺原理

①PC壁体桩支护、排水一体化施工技术，是将预制成型的PC壁体桩结构按照设计的平面位置，采用液压静力压桩机施沉至设计要求的深度。

②PC壁体桩施沉完成后，进行桩间密封孔灌浆，施工桩顶冠梁结构，所有桩体紧密相连形成竖向整体墙板式结构，以达到沟渠开挖后可有效抵御两侧土体压力的目的。

壁体桩断面型式如图1所示。

图1 壁体桩断面型式

2.2 工艺流程

施工准备→桩体施沉→桩间孔密封→桩顶冠梁施工→冠梁横向支撑→渠道土方开挖→渠底系施作。

3 主要施工方法

3.1 施工准备

3.1.1 测量放样

根据设计的平面布置图，采用全站仪测放出每根PC壁体桩的桩位，并打设木桩或短钢筋作为标志，同时在其上涂红色油漆使标高明显，并撒石灰圈定。桩机在移动过程中应尽量避免损坏桩位线，如有损毁应及时补测修复。

3.1.2 壁体桩进场验收

桩体进场后，在厂商提供的合格证、质量保证书和型式试验报告的基础上，还应对桩体进行抽样破损检测验收，确保桩体质量符合设计要求和规范规定。

3.2 PC壁体桩施沉

3.2.1 喂桩

采用汽车起重机将PC壁体桩吊入机架导向杆内，用压梁桩帽将PC壁体桩固定，当PC壁体桩被吊入夹固钳后，将桩徐徐下降，直到桩夹离地面10cm，然后将桩尖对准预先安装在地面上的导向架，缓慢施压下插，先沉入土体0.5～1m，此时停止施压，再从PC壁体桩的两个正交侧面校正桩身垂直度，将桩身垂直度控制在1‰桩长之内且不大于10mm。

3.2.2 沉桩

PC壁体桩垂直度调整好后，启动卷扬机收放钢丝绳，将压力通过压梁桩帽施加到PC壁体桩顶，将桩逐渐沉压入土中，如上部土层较松，需将起吊PC壁体桩用的绑扎钢丝绳固定在PC壁体桩上，以防止PC壁体桩在其自重作用下突沉；施压过程中，注意观察桩身情况，确保轴心受力，若有偏心，需及时校正，压桩宜持续进行，若中途间歇，时间不应超过1h。

3.2.3 送桩

当设计PC壁体桩顶标高低于地面标高时，采用专用桩筒送桩。

送桩方法：将送桩筒底端对准送桩桩顶（锥形导向头套入PC壁体桩管内孔），然后施压以便达到设计标高位置。桩顶标高应采用水准仪测量控制，如达不到设计预沉深度，需按既定最大压力值继续持荷5秒钟以完成桩体施沉。

3.3 桩间密封孔灌注施工

壁体桩施打到位后，需及时封堵密封孔，阻断桩后土体渗水通道，把单桩逐个连成整体，能更好地发挥壁体桩抵抗土体水平剪切力的作用。填缝采用微膨胀细石混凝土自密实灌注，由于孔深较深，为增强灌注效果，混凝土坍落度按18～22cm控制，渠底以上部分辅以插入式振动棒振捣密实。

3.4 桩顶冠梁施工

检桩合格后进行桩顶冠梁施工，首先将桩头冠梁位置开挖处理，开挖的宽度依照冠梁设计尺寸及桩顶设计高程为依据。为保证冠梁浇筑后的表观质量，冠梁模板采用密肋木胶合模板，先支立单侧模板，随后按设计要求绑扎冠梁钢筋，冠梁钢筋需与桩顶内孔封堵钢筋有效连接，并严格控制保护层厚度，最后封另一侧模板，模板固定采用上下两道直径16mm对拉螺栓结合水平钢管围檩加固。模板、钢筋工程经检验合格后浇注混凝土，浇筑采用泵车浇筑，浇注混凝土时振捣密实，PC壁体桩顶以下1m深度范围内需吊模进行预应力管内混凝土的振捣。浇筑完成后对冠梁及时进行覆盖保湿养护。

图2 桩间密封孔灌注施工

3.5 桩间临时支撑

为了安全可靠地开挖渠道及施作渠底系，需对开挖前的冠梁进行临时横向支撑。横向临时支撑以60m为一个流水作业段进行设置，间距6m，采用Φ 609×16mm空心钢管横梁支撑，撑梁长度根据实测的渠顶内宽进行精细加工而成。撑梁使用吊车两端吊起后，水平放至冠梁中间，两端垂直顶在冠梁侧面，撑梁端部与冠梁侧面存在的微缝隙采用加垫薄木楔调节，另外在撑梁端部沿管身加焊一定长度的型钢搭在冠梁顶面，以防止撑梁滑落。

3.6 渠道土方开挖

待冠梁强度达到100%时，方可开挖桩间土方，土方开挖采用1m3反铲挖掘机全渠深分两次开挖到位，土方运输车停置在挖掘机侧后方未挖渠道以外横向距桩位距离不低于2m的部位，渠底预留5～10cm厚土方由人工配合清理、整平。

3.7 渠底系施作

3.7.1 渠底预留土方开挖

为防止超挖或机械扰动渠底，渠底预留10cm厚土方由人工根据设计的渠底纵坡值带线开挖至设计渠底高程。

3.7.2 系梁和横梁施工

系梁、横梁施工与冠梁施工基本相同，根据设计尺寸分段施工，先绑扎钢筋后支立模板最后浇筑混凝土，可以逐段施工，也可以间隔填空施工至全部完成。

4 工程质量控制

4.1 关键部位、关键工序的质量标准和技术要求

①施沉完成的壁体桩桩体应顺直，直线段通长拉线检测直线度偏差每20m不大于5mm；桩端面应平整、方正，与桩体保持垂直，桩尖应与桩中心重合。

②冠梁模板强度、刚度及其支架的稳定性必须满足规范规定要求，模板安装尺寸偏差不大于5mm，垂直度偏差不大于H/1000mm（H为冠梁高度）。

③冠梁钢筋的规格、型号、尺寸必须满足设计要求和相关规范规定，主筋保护层偏差不大于2mm，主筋间距、排距和箍筋间距不大于5mm。

④壁体桩施打前应做好渠道中线、边线和桩位线的复核，地面导向架的安装位置应准确，固定牢靠，能确保桩体在施打过程中导向架始终能起到定位的作用。

⑤控制沉桩速率，一般控制在1m/min左右；桩体施沉过程中，应严格控制壁体桩的入土深度，既不能过入，也不能不足，桩端高程的允许偏差为0-100mm。

⑥冠梁施工完成后及时进行支撑制作安装，支撑完成后方可进行渠道土方开挖，为确保两侧护壁应力的逐步缓慢释放，开挖应严格分层，第一层开挖深度不大于2m，第二层开挖到渠底以上5～10cm，剩余部分由人工配合清理到位。

4.2 质量控制措施和方法

4.2.1 材料与设备的检查

预制桩结构及现浇结构所用的混凝土和钢筋（棒），应按设计要求和规范规定进行性能检查。用于吊装、沉桩和土方挖运的机械设备等应按监理指示及相关规定进行性能检查。

4.2.2 质量控制措施

①对桩体的外观质量进行检查，桩体的断面尺寸、长度需符合设计要求，桩体表面应完好无损，端板应平整和桩身连接牢靠；桩体内在质量应通过检查型式试验报告、出场质量检验证书进行查验，确保桩身强度、配筋的规格数量等应符合设计要求和规范规定。

②施工工艺检查

在桩体施沉前按设计位置测放出渠道的中线、边线和桩中心线，并做出明显标示，根据测放结果安装好导向架，并对导向架的位置、水平度等进行检查；施沉过程中，对桩体垂直度和入土深度及时进行检查，确保桩体准确施沉至设计深度。

③桩基施工质量检查方法

壁体桩施沉到位后，及时检查单根桩的位置和桩顶高程，架设全站仪在测量基桩上，分别照准标在桩顶板上的中心点，转角和距离均满足要求即为合格。

考虑到护壁施工的整体效果，需对壁体桩外观质量进行检查，直线度按每20m长度范围内拉线检查，偏差不大于5mm；护壁的平整度用3m靠尺检测，偏差不大于10mm；冠梁顶部应平整，高低差不大于5mm。

5 工程实例

由安徽水利开发有限公司承建的福建南滨大道管线及路面（附中到白沙段）工程、蚌埠市城市排水防涝工程和G329PPP项目中环线西南环工程等工程，是具有道路交通、城市水系治理和美化城市生态景观等综合效益的市政公用工程。其中的线外改沟、改河和排水明渠工程渠道设计宽度2～4m，设计深度3～5m，设计排水流量均不低于5m3/s。施工均采用了PC壁体桩支护、排水一体化施工工艺进行明渠施工，通过先沉桩护壁后支撑再分层开挖的方法成型排水明渠，不仅施工过程简单易组织，还避免了由于先开挖后施工渠壁带来的临时占地多、基坑安全隐患和后期回填等一系列问题，更减少了“三废”的排放，推动了工程环境保护和水土保持建设。节省了大量劳动力和不可再生资源。产生了显著的环保、节能效益，提高了工作效率，加快了工程施工进度，早日提供道路交通也为当地居民的生活、生产创造了更多的社会效益。工程质量优良，自投入使用以来运行情况良好。

6 结语

采用PC壁体桩支护、排水一体化施工技术成型的排水明渠，既能很好地加强软土承载力，又不改变渠侧土体固有的特性，是市政工程建设中快速实施改沟、改河和明渠工程的一种先进的方法。