解析U型混凝土板樁施工技術
發布時間：2019-03-11 瀏覽量：4550
摘要：U型混凝土具有新型的結構特性，具有擋土面積大、力學性能優、施工速度快、經濟效益高、適用范圍廣等優點，基于此，本文就結合中山市阜沙鎮鴉雀尾水利樞紐工程案例分析U型混凝土板樁施工技術。
關鍵詞：U型混凝土；板樁；施工技術
1、U型混凝土板樁結構特點
U型混凝土板樁是一種橫截面為類似U型的新型預應力混凝土基礎圍護擋土樁構件，主要是為了承受擋土支護的水平載荷及基坑防滲等，保證基坑作業安全。U型混凝土板樁與傳統的擋土護坡材料相比，具有更優的力學性能：基于其類似U型的截面形式，板樁能很好地抵抗彎曲正應力，具有較高的抗彎截面系數；而與混凝土管樁等一般承受豎向荷載的預應力混凝土材料相比，又能很好地抵抗剪切破壞，具有更優的抗剪強度。由于U型混凝土板樁以上優良的力學性能，在水利工程建設施工中，其所形成的連續可靠U型混凝土板樁墻體對于承受擋土支護的水平荷載更為合適。另一方面，相比于同等混凝土使用量的其他樁體，U型混凝土板樁的U型截面設計，其優點是樁體混凝土用量進一步節約，樁體減輕，沉樁作業時減少樁端阻力，施工方便，縮短工期。總之，U型混凝土板樁的新型結構特點，具有力學性能優、擋土面積大、施工速度快、經濟效益好、成樁效果美、施工工期短等多種施工優勢。
U型混凝土板樁的沉樁施工方法一般有高頻振動成型、高壓水沖成型、引孔輔助成型及多種方法聯合使用等，先進的施工方法使其廣泛適用于各類復雜水文條件、地質條件及施工環境，而相比于靜壓、振動、錘擊等傳統預制混凝土樁型的沉樁方法，U型混凝土板樁沉樁過程安全可靠、沉樁質量效果良好，沉樁外形統一美觀，因此，在中山市阜沙鎮鴉雀尾水利樞紐工程中的船閘部分與水閘部分均使用了大量U型混凝土板樁（型號U-CS-450-I-10）作為防滲樁及基坑擋土支護樁，并使用了PC400型液壓振動錘進行沉樁施工。
2、U型混凝土板樁施工技術
2.1施工工藝原理
U型混凝土板樁的兩側設計成凹凸榫，這樣相互嵌合的結構既有利于U型混凝土板樁整齊聯排地打入地基，又有利于各U型混凝土板樁之間緊密可靠結合。凸榫上預埋安裝有彈性止水橡膠，能滿足一般水利工程的止水密封要求，若有更高要求，也可再注漿密封。U型混凝土板樁樁端凸榫側被削成斜角，其沉樁過程的施工工藝原理是通過后施打的板樁凸榫側斜角，與前根已施打的板樁凹榫側相互對準嵌合并垂直插入，在沉樁過程中，由地基反力對凸榫側的斜面產生向上的擠壓力，擠壓凹凸榫之間的相對面，使各U型混凝土板樁穩定、緊密、可靠的連接成整體。
2.2施工工藝流程
根據現場地質條件以及現場施工環境，工程選用了PC400型液壓振動錘、履帶式長臂起重機、型鋼導向架等施工機具進行U型混凝土板樁的沉樁施工，施工前，振動錘功率及頻率大小、起重機吊裝參數、鋼絲型號等各類參數根據工程地質條件、工程施工環境以及板樁型號等綜合選用。U型混凝土板樁沉樁時，各工序應連續可靠進行，其工藝流程如圖1。
2.3施工質量控制要點
2.3.1編制施工組織設計
U型混凝土板樁沉樁施工前，根據施工區域的地質條件、自然條件、周圍環境及施工進度計劃、工程技術經濟、環境保護等要求，編制施工組織設計并經審核批準。在進行振動沉樁施工方案編寫時，根據施工要求、樁型大小和工程地質條件等計算沉樁阻力或校核板樁強度，以選擇合適的振動錘和輔助沉樁設備。
U型混凝土板樁在沉樁施工前，首先進行排樁中心線的測量定位，以便確定每根板樁的中心點及型鋼導向架的架設位置，根據建設單位提供的施工測量控制點、現場周邊環境、設計工程圖紙等資料做好測量放線工作，并經建設、監理等有關單位現場人員復核驗收后方可進行沉樁施工。為了保證樁位位置準確和樁頂標高符合設計要求，現場測量人員認真記錄各個樁位中心點及對應的樁頂水平標高，施工過程要隨時復核樁位位置，以免發生偏樁情況。
2.3.3板樁進場質量驗收
①U型混凝土板樁進場時，監理單位應組織相關單位對板樁外觀質量及尺寸偏差等進行現場質量驗收，驗收范圍包括整批板樁原材，連接鎖口處是否有異物，橡膠止水條是否有破損，表面質量是否完好，吊點位置是否開裂，鋼筋尺寸是否符合等。若發現有損壞或其他不符合情況，應禁止使用或及時修復后使用。
②U型混凝土板樁的抗彎試驗和檢驗規則應按照相關的企業標準執行，并在驗收現場提供以下資料：廠家資質證明文件、出廠合格證、水泥等原材質量檢測報告、預應力鋼筋力學性能報告、混凝土試塊強度報告、抗彎抗剪強度報告等。
2.3.4板樁現場堆放、吊運
①在施工現場，板樁應堆放于指定安全區域，堆放場地周邊做好圍蔽，場地盡量平整硬化并有相應的排水措施、保護碰傷措施等。為了防止滑移，堆放層數一般不應超過3層。
②板樁在吊裝前，編制相應的專項吊裝方案并經審核批準。運輸、搬運及堆放前，重點校核板樁強度、起重機載重量、基礎承載力、吊點位置、振動錘夾持器夾持力等參數是否符合要求，盡量做到輕起輕放、安全平穩，嚴緊對板樁“拋、碰、滾”。
2.3.5板樁沉樁質量管理
①沉樁施打前，首先將板樁吊入型鋼導向架，依靠其自重溜樁下沉，待限位滾輪拉緊后，樁頭套入振動錘夾持器，保證夾持器與樁身夾持部位尺寸匹配。若夾持長度不夠或夾持力不足，均會出現振動錘偏向、板樁破碎、板樁滑動等質量安全事故。
②開始沉樁時，首先調小振動頻率，隨時觀測樁體偏位，實時調整限位裝置的松緊程度，確保樁體垂直、緊靠下沉，待樁體進入一定深度的土層后，方可使用高頻振動。
③沉樁過程中，電子經緯儀應架設于沉樁機械附近的兩個垂直方向上，嚴格控制樁身垂直度與樁頂平面位置，隨時檢查樁身是否損壞，若有損壞，及時處理方可再施工。沉樁時，要保持起重機鋼絲線、夾持器、樁頭、樁身四者中心在同一直線上。沉樁開始入土2m時，觀測樁體是否偏位，若偏位，立即停機，調整樁位，可把樁體拔出，清障回填后重新沉樁；入土2m后，測量樁體是否偏位，若偏位，立即停機檢測樁并及時通知現場設代，進行樁位校核，提出處理建議，業主單位批準后方可實施。
④沉樁結束后，施工單位應及時收集整理相關沉樁資料（板樁試打記錄、進場驗收記錄、沉樁施工記錄、質量事故處理記錄等），保證起重機、振動錘、導向架等可靠安全移位，及時清理施工現場，及時組織沉樁分項工程質量驗收，驗收合格后方允許下一步工序施工。結束語：
綜上所述，①U型混凝土板樁具有擋土面積大、力學性能優、施工速度快、經濟效益高、適用范圍廣等優點，特別適合于邊坡治理、護岸工程、基坑支護等工程領域。②以中山市阜沙鎮鴉雀尾水利樞紐工程為例，介紹了U型混凝土板樁的結構特點、工藝原理、工藝流程及施工質量要點、施工安全管理等內容，旨在不斷總結U型混凝土板樁施工經驗，改進施工技術和管理方法。
關鍵詞：U型混凝土；板樁；施工技術
1、U型混凝土板樁結構特點
U型混凝土板樁是一種橫截面為類似U型的新型預應力混凝土基礎圍護擋土樁構件，主要是為了承受擋土支護的水平載荷及基坑防滲等，保證基坑作業安全。U型混凝土板樁與傳統的擋土護坡材料相比，具有更優的力學性能：基于其類似U型的截面形式，板樁能很好地抵抗彎曲正應力，具有較高的抗彎截面系數；而與混凝土管樁等一般承受豎向荷載的預應力混凝土材料相比，又能很好地抵抗剪切破壞，具有更優的抗剪強度。由于U型混凝土板樁以上優良的力學性能，在水利工程建設施工中，其所形成的連續可靠U型混凝土板樁墻體對于承受擋土支護的水平荷載更為合適。另一方面，相比于同等混凝土使用量的其他樁體，U型混凝土板樁的U型截面設計，其優點是樁體混凝土用量進一步節約，樁體減輕，沉樁作業時減少樁端阻力，施工方便，縮短工期。總之，U型混凝土板樁的新型結構特點，具有力學性能優、擋土面積大、施工速度快、經濟效益好、成樁效果美、施工工期短等多種施工優勢。
U型混凝土板樁的沉樁施工方法一般有高頻振動成型、高壓水沖成型、引孔輔助成型及多種方法聯合使用等，先進的施工方法使其廣泛適用于各類復雜水文條件、地質條件及施工環境，而相比于靜壓、振動、錘擊等傳統預制混凝土樁型的沉樁方法，U型混凝土板樁沉樁過程安全可靠、沉樁質量效果良好，沉樁外形統一美觀，因此，在中山市阜沙鎮鴉雀尾水利樞紐工程中的船閘部分與水閘部分均使用了大量U型混凝土板樁（型號U-CS-450-I-10）作為防滲樁及基坑擋土支護樁，并使用了PC400型液壓振動錘進行沉樁施工。
2、U型混凝土板樁施工技術
2.1施工工藝原理
U型混凝土板樁的兩側設計成凹凸榫，這樣相互嵌合的結構既有利于U型混凝土板樁整齊聯排地打入地基，又有利于各U型混凝土板樁之間緊密可靠結合。凸榫上預埋安裝有彈性止水橡膠，能滿足一般水利工程的止水密封要求，若有更高要求，也可再注漿密封。U型混凝土板樁樁端凸榫側被削成斜角，其沉樁過程的施工工藝原理是通過后施打的板樁凸榫側斜角，與前根已施打的板樁凹榫側相互對準嵌合并垂直插入，在沉樁過程中，由地基反力對凸榫側的斜面產生向上的擠壓力，擠壓凹凸榫之間的相對面，使各U型混凝土板樁穩定、緊密、可靠的連接成整體。
2.2施工工藝流程
根據現場地質條件以及現場施工環境，工程選用了PC400型液壓振動錘、履帶式長臂起重機、型鋼導向架等施工機具進行U型混凝土板樁的沉樁施工，施工前，振動錘功率及頻率大小、起重機吊裝參數、鋼絲型號等各類參數根據工程地質條件、工程施工環境以及板樁型號等綜合選用。U型混凝土板樁沉樁時，各工序應連續可靠進行，其工藝流程如圖1。
2.3施工質量控制要點
2.3.1編制施工組織設計
U型混凝土板樁沉樁施工前，根據施工區域的地質條件、自然條件、周圍環境及施工進度計劃、工程技術經濟、環境保護等要求，編制施工組織設計并經審核批準。在進行振動沉樁施工方案編寫時，根據施工要求、樁型大小和工程地質條件等計算沉樁阻力或校核板樁強度，以選擇合適的振動錘和輔助沉樁設備。
2.3.2測量放線
2.3.3板樁進場質量驗收
①U型混凝土板樁進場時，監理單位應組織相關單位對板樁外觀質量及尺寸偏差等進行現場質量驗收，驗收范圍包括整批板樁原材，連接鎖口處是否有異物，橡膠止水條是否有破損，表面質量是否完好，吊點位置是否開裂，鋼筋尺寸是否符合等。若發現有損壞或其他不符合情況，應禁止使用或及時修復后使用。
②U型混凝土板樁的抗彎試驗和檢驗規則應按照相關的企業標準執行，并在驗收現場提供以下資料：廠家資質證明文件、出廠合格證、水泥等原材質量檢測報告、預應力鋼筋力學性能報告、混凝土試塊強度報告、抗彎抗剪強度報告等。
2.3.4板樁現場堆放、吊運
①在施工現場，板樁應堆放于指定安全區域，堆放場地周邊做好圍蔽，場地盡量平整硬化并有相應的排水措施、保護碰傷措施等。為了防止滑移，堆放層數一般不應超過3層。
②板樁在吊裝前，編制相應的專項吊裝方案并經審核批準。運輸、搬運及堆放前，重點校核板樁強度、起重機載重量、基礎承載力、吊點位置、振動錘夾持器夾持力等參數是否符合要求，盡量做到輕起輕放、安全平穩，嚴緊對板樁“拋、碰、滾”。
2.3.5板樁沉樁質量管理
①沉樁施打前，首先將板樁吊入型鋼導向架，依靠其自重溜樁下沉，待限位滾輪拉緊后，樁頭套入振動錘夾持器，保證夾持器與樁身夾持部位尺寸匹配。若夾持長度不夠或夾持力不足，均會出現振動錘偏向、板樁破碎、板樁滑動等質量安全事故。
②開始沉樁時，首先調小振動頻率，隨時觀測樁體偏位，實時調整限位裝置的松緊程度，確保樁體垂直、緊靠下沉，待樁體進入一定深度的土層后，方可使用高頻振動。
③沉樁過程中，電子經緯儀應架設于沉樁機械附近的兩個垂直方向上，嚴格控制樁身垂直度與樁頂平面位置，隨時檢查樁身是否損壞，若有損壞，及時處理方可再施工。沉樁時，要保持起重機鋼絲線、夾持器、樁頭、樁身四者中心在同一直線上。沉樁開始入土2m時，觀測樁體是否偏位，若偏位，立即停機，調整樁位，可把樁體拔出，清障回填后重新沉樁；入土2m后，測量樁體是否偏位，若偏位，立即停機檢測樁并及時通知現場設代，進行樁位校核，提出處理建議，業主單位批準后方可實施。
④沉樁結束后，施工單位應及時收集整理相關沉樁資料（板樁試打記錄、進場驗收記錄、沉樁施工記錄、質量事故處理記錄等），保證起重機、振動錘、導向架等可靠安全移位，及時清理施工現場，及時組織沉樁分項工程質量驗收，驗收合格后方允許下一步工序施工。結束語：
綜上所述，①U型混凝土板樁具有擋土面積大、力學性能優、施工速度快、經濟效益高、適用范圍廣等優點，特別適合于邊坡治理、護岸工程、基坑支護等工程領域。②以中山市阜沙鎮鴉雀尾水利樞紐工程為例，介紹了U型混凝土板樁的結構特點、工藝原理、工藝流程及施工質量要點、施工安全管理等內容，旨在不斷總結U型混凝土板樁施工經驗，改進施工技術和管理方法。
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