U型预应力混凝土板桩在虎门镇大沙河工程中的运用

U型预应力混凝土板桩在虎门镇大沙河工程中的运用

伍鹏应

东莞市虎门镇水务工程建设运营中心523900

摘要：本文结合相关水利工作经验，分析U型板桩的施工工艺与质量控制措施，同时为了保证工程安全顺利进行，在U型板桩施工过程中需要实施有效的施工安全管理措施。

关键词：U型预应力；沉桩；施工技术

1工程概况

1.1概述

广东省东莞市中小河流治理重点县综合整治及水系连通试点虎门-2项目区工程位于东莞市虎门镇大沙河上游，河道长0.866km，起点为金宁路桥，终点为长德路桥。板桩工程为河道两岸。先张法预应力混凝土板桩由混凝土制成并具有大体上为U型的横截面，横断面如图所示：

其中所述Ｕ型横截面具有位于所述Ｕ型底部的弯折段，以及位于所述Ｕ型两侧的第一连接段和第二连接段，所述第一连接段和所述第二连接段分别具有形状相配合的第一连接部和第二连接部。结构受力上其具有高抗弯、高抗剪性能，还具有一定的承重功能。另外，两边的连接部相当于一个扣合板，接头拼接后中间可以留有空隙，这个中间的空隙可以填入一些浆体材料或者其他联结材料，保证止水效果和连接强度。

1.2主要工程量

本次施工工程标段板桩的打设，采用YUBZ-450（III型）Ｕ型预应力混凝土板桩，总长量约17763.5米。

1.3周边环境概况

周边无房屋，主要构筑物距离河岸边有一定距离，打桩对周边环境的影响可以忽略不计，主要考虑沉桩过程中施工安全，在施工过程中应加强对河岸的监控，发现异常情况应停止施工并及时处理。

2、工程地质

根据地质勘察报告，沉桩土质大致如下：

第一层：人工填土层

第二层：淤泥及淤泥质土

第三层：淤质粉细砂、淤质中粗砂

第四层：粉质粘土、中砂层

3、施工安排及关键节点控制

依实际情况，本工程采用双边施打法。

首先进场一台PC200挖掘机。

对河岸边场地进行平整压实，一是为了满足堆放板桩及施工的要求，二是为了确保履带吊车工作过程中的安全，并且根据实际情况需要铺设路基板；

（2）挖槽，以桩位为中心，开挖一条底宽2米的槽，槽深为桩顶标高以下800为宜，放坡根据实际土质情况定。

进场履带吊车、电动振动锤及钢围檩配套安装材料，测量放线，打设定位型钢，定位型钢打设过程中要用两个约成90度交角的经纬仪严格控制垂直度，垂直度偏差不宜超过1/200，定位型钢插入土内深度应适当加长，上端宜高出Ｕ型板桩设计桩顶标高0.5～1米。

安装钢围檩架，安装过程中要控制好钢围檩与板桩侧壁接触的导向段（400mm厚）的垂直度，钢围檩的内侧壁间距控制在455mm（针对YUBZ-450桩型的施工）。钢围檩精准控制安装完成后即可按拟定方向顺序施工板桩。

为确保板缝间扣合严密，板桩在施工过程需采用合理有效的可提供水平约束力的紧固装置，针对该新型的U型板桩，我司设计加工上下两点（间距约1米）滑轮卡槽式的紧固装置，加力结构则采用人工手拉葫芦。该设计思路的出发点有以下三点：

①相对于一点施力，上下两点独立相互施力更有助于板桩施工过程中垂直度的调节；

②滑轮卡槽式装置对桩侧的阴阳榫起到保护作用；

③人工手拉葫芦的施力装置主要是考虑到：施力的大小应根据现场的实际情况结合施工经验灵活调节。

U型板桩沉桩时入土速度应均匀，间隙时间不宜过长，否则会使桩身与土层之间摩擦力恢复，造成固结现象而使沉桩困难。打桩时应注意观察桩的回弹情况，若发现回弹较大，说明桩尖遇到障碍，应停打并找出原因进行处理。若贯入度突增说明桩身可能破坏或遇到软土层、土洞。若贯入度剧变、桩身发生倾斜、移位或严重回弹，桩顶桩身出现裂缝或破坏，应立即停打，分析原因，必要时会同有关人员进行研究分析处理。根据现场实际情况，设置预插位置，如下图所示：

4、施工工艺

拟选用75T履带吊车及EP200电锤施工。

4.1板桩的定制、运输、起吊、搬运

（1）定制

拟采用板桩为U型断面，幅宽为1020mm、截面厚度为450mm。为了使板桩整齐地打入地基并和各板桩之间紧密结合在板桩两侧做有阴阳榫。为了使后施打的板桩与已打的板桩靠得紧密，将桩端阴榫一侧削成斜角．在施打时，地基力对此斜面产生一个推挤力将板桩紧紧靠在一起。

（2）采购

板桩由专业公司生产，并负责运至施工现场，施工方和相关单位一起按规范要求进行外观检查验收，并审查每批到场材料的合格证及检测报告，验收合格并达到设计强度后方可施工。

（3）运输、起吊

板桩起吊根据规范要求进行吊点设计，防止吊损板桩。在吊装、运输及堆放板桩的过程中，应轻起轻放，严禁抛掷、碰撞、滚落，吊运过程中应保持平稳，吊点应符合设计要求。

4.2沉桩工艺

沉桩时，各工序应连续进行，工艺流程如下图所示

沉桩流程图

4.3沉桩施工方法

在沉桩前必须做好设计及施工技术交底。安排好沉桩顺序。

（1）基线测量：在沉桩施工前，对现场的测量控制基线和基线点进行复核，根据现场情况进行施工平面坐标控制点和高程基准点的引测，及进行沉桩施工基线的放样。

（2）施工场地平整。

（3）板桩定位：为控制好板桩墙的轴线位置、减少桩的平面扭曲和提高打桩效率。加工好足够强度及刚度的导向架，导向架如下图所示。

（4）沉桩

为了使桩连接紧密，打桩是最关键的工序。为此，拟采用振动锤单方向顺序施工，以达到使桩紧密的效果。

板桩采用单根施打的方式，在沉板桩前依据方向打设导向架，导向架采用工字型钢，作为施打板桩的导向，并使板阴阳榫口紧密对接。板桩沉桩以标高控制为主。

在沉桩时，桩锤和桩宜保持在同一轴线上。加强对沉桩施工过程的观测，对施工中出现的异常现象，作好记录，并查明异常现象的原因，采取相应的有效措施。沉桩完成时应及时进行夹桩，以便桩基形成一个整体，并进行沉桩偏位的测量。沉桩过程中严格按规范要求进行，控制好沉桩的施工质量。选择顺序作业，相对便利的作业条件，有利于控制板桩间的结合程度

4.4板桩沉桩质量控制

因为U型预应力混凝土板桩是刚性体，轴线方向阴隼阳隼锚固相连形成一堵地下墙体，所以定位桩的垂直度和稳定性很关键，我们在施工过程中采用两台经纬仪严格控制板桩的垂直度和平面位置，并按要求将定位桩沉到设计标高，以确保定位桩的稳定性。完成定位桩的施打后，我们逐根依次将下一根板桩套隼插入，然后一次性沉桩到设计标高位置。板桩墙是连续的，每根桩的正位程度对后续桩的正常施打都有很大影响，在施打过程中，我们始终做到精心控制，确保沉桩质量。具体质量控制措施如下：

（1）施打前，确保U型预应力混凝土板桩的强度和龄期满足设计和规范要求。

（2）轴线控制

打桩前进行系统的轴线复合，板桩轴线偏差应控制在20mm以内。检查和调整夹桩装置，以保证桩轴线符合要求，并防止板桩脱榫。

（3）垂直度控制

用两台经纬仪校正和监控桩身垂直度。桩提升离地时下部用绳稳应平稳和横向行走，防止撞击桩架，待桩顶送入桩帽后，桩和锤缓缓下滑，桩尖垂直对准桩位中心，再将桩缓缓放插入土中，扶正桩身，分别从90度的两个方向用经纬仪调整桩在两个方向的垂直度，严格控制桩的垂直度在允许误差范围内。

（4）沉桩允许偏差

设计标高处平面位置：

垂直墙轴线方向允许偏差陆上为±50mm；水上为±100mm；

主桩间距允许偏差为20m

垂直度（每米）：

沿墙轴线方向一般板桩垂直度允许偏差为15mm；

沿墙轴线方向主桩垂直度允许偏差为8mm；

4.5沉桩作业的安全控制。

（1）桩基开工前，测试检查履带吊机的提升装置、行走装置、回转装置、安全装置、电器设备、操作系统、静负荷试验、动负荷试验，以及震动锤的变频装置、安全装置、操作系统等，正式施打前应再次确认各种设备的安全，并留下记录。

（2）在安装钢围檩、吊桩、吊振动锤、移动履带吊时，吊车吊臂下方严禁站人。

（3）高处作业人员应绑好安全带，水上作业应穿好救生衣。

（4）沉桩过程中，指挥联络信号必须清楚而且统一。

（5）当风力达到6级以上时，必须停止打桩作业，并将振动锤放至平整坚实的地面上。

5结语

U型板桩在水利工程应用中具有良好的经济效益，并且施工周期相对短等特点，在U型板桩施工中要加强桩型的固定，同时由于U型板桩具有良好的经济效益和社会效益，所以U型板桩与其他板桩相比具有广泛的应用前景，所以本文对U型板桩的施工工艺进行了分析，有利于加强水利工程的施工质量管理。

参考文献：

[1]孙蓓.U型预应力混凝土板桩在直立式护岸工程中的应用[J].中国水运（下半月），2013（7）：239，240.

[2]上官京灵，黄广龙，耿山河.U型预应力混凝土支护板桩[J].承载力计算方法南京工业大学学报：自然科学版，2013（5）：100-104.

[3]黄峰.水利堤防工程的施工质量管理措施[J].科技资讯，2013（25）：172，174.