板樁加固護岸技術及應用★

許春虎 鄭 宏 何仲文

(1.河海大學巖土工程科學研究所，江蘇南京 210098;2.浙江省湖州市港航管理局，浙江湖州 313000)

1 概述

在內河高等級航道建設中，應以全壽命周期成本控制理念為指導[1]，通過優化設計，合理選擇護岸結構形式，合理的護岸結構形式對延長航道護岸使用壽命，降低建設、維護成本十分重要。長湖申航道大部分航段需由原4級改擴建為3級航道，采取鋼筋混凝土預制板樁加固老護岸(簡稱板樁加固護岸)的方法能滿足航道升級的要求，具有較好的技術經濟效益。

2 板樁加固護岸技術

2.1 預制及施工工藝

板樁護岸按其布置形式[2]主要分為三種，即懸臂式，錨碇式和摩阻式。

板樁加固護岸結構的施工[3，4]流程為:施工準備(板樁預制，施工放樣，圍堰修筑場地清理等)→打入導向定位梁→吊入板樁→初打板樁→復打板樁→澆筑底板→砌筑墻身→墻后回填→澆筑壓頂、綠化→完工。板樁的預制工序及護岸的施工工序如圖1，圖2所示。

2.2 施工質量控制要點

本護岸工程的板樁預制和現場施工工序復雜，關鍵工序需要嚴格按照以下控制要點施工:

1)板樁預制。

樁體應采用細石混凝土澆筑，并控制混凝土的坍落度，保障其流動性。澆筑過程中采用小型加長振搗棒進行振搗，確保其均勻、密實;板樁養護時，每個批次的板樁必須堆放在一起，強度達到70%的齡期強度才可運至施工現場打設。

2)板樁沉樁。

在施工前，板樁位置可以根據護岸前沿線實際位置進行微調以保證板樁前沿線順直，在端頭處先根據調整好的線型施打限位裝置，然后采用挖掘機配液壓高頻振動錘將板樁安置于預定打設位置上以固定樁位，然后進行板樁施打。樁體打設時隨打隨調整打樁的垂直度，盡量使振動錘與板樁呈一直線垂直基準面，如發覺有偏位時，應將樁體拔出重打，使打設后樁體之拼縫盡量密閉，樁頂標高控制在常水位以上5cm～10cm之間。為保證相鄰板樁墻的防滲效果，板樁的榫槽應采用模袋混凝土或砂漿填塞，其強度不低于20mPa，填塞前，應清除空腔中的泥土和雜物。具體沉樁允許偏差見表1。

3)底板澆筑。

底板澆筑前在板樁與老護岸之間的基底用片石填充，填至一定頂標高后用碎石鋪平，然后用定型鋼模進行立模，將板樁頂10cm嵌入底板內澆筑，待底板達到70%強度后再進行墻身砌筑。

4)墻身砌筑。

底板達到70%強度后再進行墻身砌筑，墻身用預制塊進行砌筑，墻身與老護岸之間用片石混凝土或碎石混凝土進行填充，以保證墻背密實。

5)混凝土壓頂澆筑。

模板用鋼模板，外側表面要平整，振搗要密實，頂面要抹面平整，以做到內部密實，外形美觀。壓頂混凝土每隔20m設一道寬為10mm的伸縮縫，內嵌油浸軟木板，每處的壓頂混凝土與漿砌塊石和混凝土底板的沉降縫對齊，以免以后產生裂縫。

表1 板樁沉樁允許偏差[5]

3 板樁加固護岸設計計算

板樁護岸的設計內容主要有以下三個方面:板樁的穩定性、板樁的抗彎承載力和抗剪承載力。

3.1 板樁的穩定性

1)樁側土壓力的計算。

在板樁主動側，樁身受到主動土壓力;被動側樁身受到被動土壓力，土壓力的計算方法采用郎肯主動土壓力[6]計算方法。主動土壓力:

被動土壓力:

其中，C為樁側土的粘聚力，無粘性土時取0;φ為樁側土的內摩擦角;γ為土的重度。

2)樁長的計算。

由于樁頂標高和計算底面標高一定，樁長的計算即為板樁入土深度h的計算，采用是算法。如圖3所示，對樁底取矩，若滿足式(3)，則認為滿足穩定性要求，否則增大h，直到滿足式(3)為止。

其中，Mp為被動土壓力對樁底的彎矩;Ma為主動土壓力對樁底的彎矩。

3.2 板樁的抗彎承載力

由文獻[7]可知，板樁樁身各位置處彎矩滿足下式:

其中，x為樁身位置。

由式(4)可計算出樁身最大彎矩，驗算板樁的抗彎強度。

3.3 板樁的抗剪承載力

板樁在運輸、吊裝及沉樁過程中，都受到不同大小的剪力作用，因而已配制了相應的抗剪箍筋，控制截面剪力驗算抗剪承載力為:τmax≤[τ]。

4 應用效果評述

板樁施工結束后，開挖驗收板樁施工質量，全部滿足設計和規范要求，并且由于采用定位梁能夠方便快速的對板樁進行定位，不但保證了工程質量還提高了施工速度。采用預制鋼筋混凝土板樁加固護岸具有明顯的社會效益和經濟效益。

1)社會效益。航道整治工程的實施，一般需要大量的土石料。而采用鋼筋混凝土板樁，為環境免遭破壞提供了可能，為社會的可持續發展提供了保障。

2)經濟效益。板樁加固護岸是航道升級的重要組成部分，采用板樁護岸不僅施工快速，降低了工程造價，也為航道沿線地區的經濟發展做了巨大貢獻。

5 結語

通過對板樁加固護岸技術和應用情況的介紹得到如下結論:

1)板樁護岸工程板樁的預制和現場施工工序較多，應嚴格按照相關規范控制施工質量，施工偏差控制在允許偏差之內;2)簡單介紹了板樁護岸的設計要素，并對各設計要素的計算方法進行了說明;3)板樁在加固航道護岸工程中技術上可行，對生態環境的影響小，工程的社會效益和經濟效益顯著。

[1]洪 民.內河高等級航道建設面臨的問題與對策[J].中國水運(下半月)，2009，9(1):35.

[2]王利民.板樁防沖墻的設計和應用[J].海河水利，2000(3):10-12.

[3]王 生，索中偉，黃禮宏，等.鋼筋混凝土預制板樁在堤岸改造工程中的應用[J].探礦工程，2004(6):13-15.

[4]王杏會.鋼筋混凝土板樁在錢塘江明清海塘防沖工程中的應用[J].水利水電技術，2006，37(10):48-50.

[5]JTS167-3-2009，板樁碼頭設計與施工規范[S].

[6]盧廷浩.土力學[M].南京:河海大學出版社，2005.

[7]徐道遠，黃孟生.材料力學[M].南京:河海大學出版社，2004.