U型板桩在填海区复杂地质条件下的应用

U型板桩在填海区复杂地质条件下的应用

孙良平

深圳市全安建设监理有限公司，广东 深圳 518100

摘要：本文介绍了U型板桩在南方填海地区的施工应用工艺和现场问题的处理，目的是不断总结U型混凝土板桩施工经验，改进施工技术和管理方法，为类似工程提供参考和借鉴。

关键词：U型板桩 施工工艺 现场问题 处理

1.前言

u型板桩又称之为-先张法混凝土u型（形）板桩。U型板桩是2010年以来推广和应用的一种新型的预制混凝土挡土结构形式，因为U型截面的结构设计，不仅可以节约材料，而且还能保证其充足的弯曲性能和剪切力度，增加截面挡土宽度，提高性价比。

u型板桩由混凝土制成并具有大体上为U(Ⅴ )形的横截面 ,横断面如图1所示 :

图1：先张发预应力U型板桩截面图

其中所述U形横截面具有位于所述U形底部的弯折段,以及位于所述U形 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。

2. u型板桩的优点

与普通混凝土矩形板桩、钢板桩、钻孔灌注桩、地下连续墙、土层锚杆等传统的挡土护坡材料相比，U型板桩具有以下优点。

（1）性能优良且价格便宜。与其它混凝土桩相比，U型板桩在保持相同的宽度的同时，所消耗的材料相对较少。另外，U型板桩具有地质应用范围广的特点。根据地质条件和静态压力，进而容易控制桩施工质量的形成，能保证U型桩桩结合完整且形状匀称。

（2）良好的受力性能。U型板桩截面与其它桩截面面积相同条件下，U型板桩惯性相对普通矩形桩的弯矩大大增加，因此弯曲剪切性能改善，具有相对优良的受力性能。

（3）对施工工艺要求低。U型板桩在工程建设的各个阶段中，对工程设计和建设的要求不高，同时 U型板桩是预应力桩，对堤坝的建设工艺要求相对不高，容易建设和实施。

（4）节省工期。U型板桩采用工厂化预制，在设计完成后，即可根据设计要求订购和生产。

3.工程概况

本项目位于广东省珠海市高新区境内，共包含中珠渠主渠、中珠渠副渠、京珠西辅道排洪渠、上栅排洪渠、金凤渠等11条排洪渠的水环境综合治理，新建污水管道17.5km，修复污水管道21.8km，新建污水提升泵站9座，新建、扩建污水处理设施5座。

拟建京珠西辅道排洪渠位于京珠西辅道西，起点接河头铺，终点质中珠渠附近，现状渠道宽度为5～23m，全长1.569Km，渠底高程1.27～3.00m.拟建渠道线位基本位于现状渠道上，对现状渠道挡墙拆除重建并加深渠道，加深0.0～1.0m，重建渠道起始渠底高程2.5m，顶高程7.3m，终点底高程0.00m，顶高程4.8m，渠道宽11m，渠道两侧除六处箱涵外全部采用打入U型板桩悬臂结构。

4.地质条件

本场地所在区域原为浅海环境，中生带燕山运动使得地壳上升，同时产生了强烈的褶皱和断裂作用，花岗岩广泛入侵，隆起了一系列东北-西南走向的零星孤丘和群岛，形成了多岛屿的古海湾。随着年代变迁，珠江上游大量泥沙与滨海沉积物再群岛和孤丘周围沉积，不断扩宽淤高，岸线不断向海伸展，孤丘、平原相连接，形成今天丘陵、滨海沉积平原的地貌类型。

根据场地地质条件及设计方案，布孔间距50～75m。钻探结果，场地内埋藏的地层如下：第四系人工填土层（Q4ml），第四系海陆交互沉积层（Q4mc），冲洪积层（Q4al），残积层（Q4el），下伏基岩为燕山期花岗岩。

拟建场地属于冲积平原地貌单元，地基土由杂填土①2、砾砂②、粉质黏土②1、淤泥质粉质黏土②2、砾砂③1、粉质黏土③2、砾质性黏土④、全风化花岗岩⑤1及强风化花岗岩⑤2等组成。各岩土层土质不均匀，且各岩土层层顶预埋深变化大，局部大于10%，综合判定为不均匀，地基稳定性差。

杂填土局部地段存在石块，且不排除局部原状土层存在石块的可能性。

拟建场地内地层种类多，变化大，当遇到地质情况异常时，应根据实际情况具体处理。必要时进行施工钻探，对施工中遇到地质条件复杂地段增补钻孔，进一步查明改地段地质详细情况。

5.施工工艺

U型混凝土板桩的沉桩施工方法一般有高频振动成型、高压水冲成型、引孔辅助成型及多种方法联合使用等，先进的施工方法使其广泛适用于各类复杂水文条件、地质条件及施工环境，而相比于静压、振动、锤击等传统预制混凝土桩型的沉桩方法。

根据现场地质条件以及现场施工环境，工程选用了150液压振动锤、Scc550A-1履带吊、型钢导向架等施工机具进行U型混凝土板桩的沉桩施工，施工前，振动锤功率及频率大小、起重机吊装参数、钢丝型号等各类参数根据工程地质条件、工程施工环境以及板桩型号等综合选用。U型混凝土板桩沉桩时，各工序应连续可靠进行。

工艺流程：平整场地、桩基范围障碍物探摸与清除→放样核对→取桩→入导向架→调平板桩的垂直度（或斜度）→振动沉桩→U型板桩沉桩达到设计高程后，破除10cm范围内的桩顶混凝土→桩身深入冠梁20cm，露出主筋，焊接后冠梁锚固→浇筑C25帽梁→墙后孔口做碎石反虑体有效固定，回填→验收。

工艺要求：

开始沉桩时，应调小频率慢打，发现偏位较大时，及时调整纠偏，待板桩入土深度一定，桩位基本固定后可高频施打。沉桩时应注意桩身和桩顶情况，发现问题及时停锤调整。

板桩沉桩后不得脱榫，榫口处设膨胀胶条，防止漏土。

每条预制桩在生产时在桩顶预留锚筋，施工沉桩到位后，把桩顶保护层打开，扳起锚筋，焊筋驳长后压入冠梁，焊接满足双面焊5d，单面焊10d的焊接要求。

6.现场问题及整改措施

6.1现场存在问题

施工过程中，现场存在如下问题：部分存在桩体破损现象，部分U型板桩未打到设计标高, 桩间接缝不到位（即脱榫）现象，桩身整体倾斜（即垂直度偏差超过设计允许值）等质量问题。

6．2整改措施：

6.2.1桩体破损整改措施

（1）防控措施

桩身破损主要是由于板桩期龄未到，另外板桩运输起吊不规范引起的，在后续产品出厂前严格自检，包括强度和外观质量等；达不到要求，不得进场，产品进场后，及时报验，按要求堆放整齐，并下垫方木，方木应均匀放置在同一水平面上。堆放层数不应大于4层。板桩起吊根据规范要求进行吊点设置，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，严禁炮制、碰撞、滚落，吊运过程中应保持平稳，吊点应符合设计要求。

（2）处理措施

将待修补处桩侧表面用清水清理干净，再用喷壶向混凝土表面喷水直至吸水饱和，将配置好的环氧树脂砂浆修补平整，环氧树脂砂浆的配合比为：环氧树脂：固化剂：水泥：砂=1：0.25：1.5：2.5。

6.2.3未施打至设计标高处理措施

因现场局部地质情况与地勘报告存在差异，以及地勘报告中“杂填土局部地段存在石块，且不排除局部原状土层存在石块的可能性”，导致局部U型板桩无法施打至设计标高，需设计单位、地勘单位对现场地质条件进行分析，设计单位复核是否满足设计要求，判定是否进行切割处理。

6.2.3.1绳锯处理方法

用镶有金刚石的绳锯对高于设计标高的部位的U型板桩不断重复切割，利用金刚石超高的强度将钢筋混凝土切断，直至该部位切透为止。与此同时采用水冷却，既是切割设备降温需要又是防粉尘、降低噪声的有利措施。

1. 确保施工现场水通、电通。在切割过程中冷水具有对切割设备本身进行降温及避免扬尘的作用。

2. 在切割区域周围有序组织排水，防止施工用水污染周围环境。

3. 依据施工图纸中U型板桩设计顶标高，测量队对现状U型板桩进行测量，然后高出部分用墨线弹出准确切割线。

4. 根据切割线选择合理的位置，安装切割设备。

5. 固定采用在混凝土实体上钻孔，用膨胀螺栓紧固设备底座的方法。

6. 对原钢筋混凝土结构，采用金刚石绳锯切割，将原混凝土全部拆除，采用分段分块作业。

6.2.3.2风镐处理方法

（1）首先依据施工图纸中U型板桩设计顶标高，对现状U型板桩进行测量，然后高出部分用墨线弹出准确切割线；

（2）用砂磨机对弹线处进行切缝；

(3)用风镐对高出设计标高部分的板桩进行破碎，破碎前应做好安全防护措施。

6.2.4脱榫处理措施

脱榫处采用支模灌注环氧树脂砂浆处理，具体施工方法如下:

1. 对榫口处进行打毛处理，然后用高压水清洗榫口处。

2. 用喷壶向混凝土表面喷水直至吸水饱和。

3. 用长500厘米宽10厘米竹胶板支模，模板一点要与桩底齐平，然后用螺栓进行锚固。

4. 采用配置并调色好的环氧树脂砂浆对脱榫处进行浇筑，配合比：环氧树脂：固化剂：水泥：砂=1：0.25：1.5：2.5。

5. 待水泥砂浆达到强度（强度达到2.5MPa）时进行拆模，同时洒水养护。

7.结语

以珠海高新区2018-2019年水环境综合整治工程新建京珠西辅道排洪渠为例，介绍了U型板桩的结构特点、工艺原理、工艺流程及施工质量要点等内容，旨在不断总结U型混凝土板桩施工经验，改进施工技术和管理方法，可供类似工程参考、借鉴。

[1]杨玉梅.水利堤防施工中U型板桩的应用[J]科技创新与应用，2015（17）：190-190

[2]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

[3]曾文钢. 解析U型混凝土板桩施工技术[J]建筑学研究前沿2017(29)：9-10