U 形預應力混凝土板樁在水利工程中的應用

徐峰XU Feng

（上海勘測設計研究院有限公司，上海200434）

0 引言

水利工程是國家基礎建設工程中最主要的類型之一，工程時間跨度大、節點多、工程難度高，安全生產危險系數較高，工程質量直接影響著水資源的使用、生態環境的保護和生命財產的安全。以提倡“以人為本”“安全生產第一”的當今社會，如何降本提效，降低安全生產風險，不斷提高工程質量，保障人們生命財產安全，是水利工程建設過程中首要考慮并認真貫徹落實的工作任務。

1 水利工程中間產品創新的重要性

水利工程中間產品創新重要性是由水利工程性質決定的。水利工程是國家基礎建設的重要組成部分，是人們能充分利用水資源進行生產生活，提高生產力和生活水平的重要生產生活設施。水利工程設施技術、工藝的先進程度，也是一個國家綜合國力的體現，因此水利工程建設也需要產品的不斷創新。工程產品的創新，不僅能降低工程直接投資成本，還能提高工程安全性、耐久性等，實現企業及社會經濟效益雙收的效果。

2 預應力波形樁的構造

蘇州某工程經過方案比選，護岸工程首次采用了預應力混凝土波形板樁（U 型板樁），兼具施工期擋水及護岸擋土作用。選用的預應力U 形板樁規格是YUBZ-350-II-15，規格參考自《先張法預應力混凝土U 型板樁》（Q/320506ZDF03—2016）。樁截面呈U 型，設計長度14.9m（河床以下11.3m，河床以上3.6m），厚350mm，寬1000mm 截面與普通預制樁對比，板樁采用卡口式結構，目的是使樁連接緊密，防止漏砂，提高抗沖刷及防滲作用。為了使U型板樁之間的連接更加緊密，U 型板樁的兩側做有陰陽榫。由于本項目需要U 型板樁具有一定的止水效果，因此U 型樁的一側通長的陰榫；另一側為陽隼+陰隼（水底沖刷深度以上為陰隼，水底沖刷深度以下為陽隼），陰隼與陰隼之間的空腔采用水下灌注混凝土填塞，以求更好的止水效果。板樁的底端為了板樁易于打入地基，在板樁厚度方向做成尖榫形；為了使后施打的板樁與已打的板樁靠得緊密，將樁端陰榫一側削成斜角。在施打時，地基力對此斜面產生一個推擠力將板樁緊緊靠在一起。

3 預應力波形樁的施工

3.1 板樁就位 為提高U 型板樁打樁效率，根據板樁尺寸定制導向架，在U 型板樁施工前，施打定位柱，然后將導向架緊固在定位柱上，再進行施打中間的U 型板樁。同時，在導向架上安裝緊固裝置，緊固裝置根據現場實際情況通過鋼繩索控制緊固程度。通過導向架與緊固提高施工效率及樁與樁之間緊密結合。

3.2 板樁施工 板樁施工采用振動錘+履帶吊，設備安裝在施工船舶上，預應力波形樁放置在另一艘施工船舶上。板樁采用逐根施打的方式，在沉樁前根據定位樁安裝導向架，作為板樁施打的導向，并使板陰陽榫口緊密對接。板樁沉樁以設計標高控制為主，出現異常情況應及時停止施工，原因明確后方可繼續施工。在沉樁時，錘擊樁機和樁宜保持在同一軸線上。每沉樁1～2m，應采用經緯儀對樁身垂直度進行復核，發現偏差及時糾正。沉樁過程中嚴格按規范要求進行，控制好沉樁的施工質量。

3.3 冠梁施工 本工程冠梁施工由于在水上施工，因此冠梁模板支設前，需在板樁上鉆孔，穿Φ20 鋼筋@1000作為模板底部支撐。穿孔前應先根據標高彈出冠梁邊線，再根據冠梁邊線統一開孔。模板底部應根據預應力波形樁的尺寸配相應的底模，確保模板底部不會漏漿，保證混凝土質量。冠梁底部采用Φ14 的拉桿固定，頂部采用木方進行限位，每間隔800mm 設置1 道。

3.4 冠梁澆筑 混凝土采用商品混凝土，澆筑采用分段的澆筑方式，采用插入式振搗器進行振搗，振搗按排式布點，布點間距不得超過振搗棒有效振搗半徑的1.5 倍。表面振搗器移位間距，應使振動器平板能覆蓋已振實部分100mm 左右。振搗過程隨時掌握振搗時間與距離，防止過振和漏振情況發生。振搗按混凝土泛漿、表面平坦、無氣泡冒出、混凝土面不再下沉為振搗密實進行控制，混凝土澆筑完成24h 之內，不得受到振動。振搗過程中注意振搗棒和模板的距離，振動棒不得觸碰模板影響外觀質量。澆筑過程中安排專人看管，防止出現爆模、漲模等問題。冠梁混凝土施工完成后，及時進行覆膜養護，養護周期不少于14d。

3.5 樁間回土與圍堰內排水 清淤待冠梁達到設計強度后，為提高U 型板樁圍堰的側向剛度與止水效果，先采用船舶進行樁間土回填，回填采用自然下沉的方式，回填分2～3 次回填，初次回填待土方穩定后再進行二次回填。樁間土沉陷穩定后進行圍堰內排水、清淤工作，排水清淤施工過程中嚴格檢測U 型板樁的水平、豎向位移，當發現位移超過允許值時，應立即停止清淤進行土方回填。

4 施工質量控制要點

4.1 定位型鋼柱 定位型鋼柱在施打過程中應采用2個垂直方向的經緯儀嚴格控制2 個平面上的垂直度，垂直度偏差不得超過1%, 定位型鋼柱應采用與U 型板樁相同的長度上端宜高出U 型板樁設計樁頂標高0.2～0.3m。在轉角處的定位樁應設置在轉角處的延長線上，方便U 型板樁的施打。轉角處U 型樁應采用GPS 或全站儀進行坐標定位，應反復核對好坐標后方可施打。

4.2 導向架安裝 除剛開始板樁施打時導向架兩端需架設在兩端定位樁上，在施打完一部分板樁后，導向架的一端需卡在已經施工好的板樁上。安裝過程中要控制好鋼圍檁與板樁側壁接觸的導向段的垂直度，鋼圍檁的內側壁間距控制在設計值范圍內。

4.3 緊固裝置 為保證U 型板樁陰陽榫直接的搭接能夠緊密，板樁在施工過程需采用合理有效的提供水平約束力的緊固裝置，應定制滑輪卡槽式的緊固裝置，水平約束力通過鋼繩索應根據現場的實際情況結合施工經驗靈活調節。

5 提高水利工程施工質量的對策措施

5.1 樹立生產質量安全理念 質量是任何生產的生命力和基石，工程各參建單位必須高度重視水利工程質量，并且加大監控力度。施工單位必須嚴格按照工程施工技術規范進行施工，按照相關施工規范要求開展一系列水利工程施工作業，全面把控全過程質量。同時必要的質量檢查、抽查也必須貫穿整個施工過程，為保障工程建設質量牢筑安全籬笆。

5.2 嚴格把關原材料質量 由于預應力波形樁是一種較為新型的工程中間產品，生產工藝較為復雜，且水利工程施工現場條件較差，多數工程項目采用向制樁供應商集中訂制采購的方式解決產品供應，因此對板樁的原材料質量進行監管就顯得尤為重要。一是對原材料選用的篩選。主要包括產品生產環節的水泥、鋼筋、粗細骨料、混凝土膠水及添加劑等原材料選用、質量抽樣檢驗等。通過工作人員耐心細致檢查，對原材料質量、使用情況，特別是水泥、鋼筋、骨料、添加劑及混凝土試塊等檢測報告要詳細登記造冊，相關生產記錄和生產商自檢報告等技術資料要及時整理歸檔，便于出廠前檢測發現問題后能及時溯源檢查相關數據，確保產品質量安全。二是對過程產品的質量把控，主要包括對半成品、構配件及成品出廠前的抽樣檢驗。通過對過程產品的外觀質量（混凝土表面平整度、表面氣泡夾雜等）、配筋（配筋數量、鋼筋間距）以及產品構件混凝土強度等進行抽樣自檢，避免產品的生產環節出現偷工減料的現象。三是建設單位和監理單位共同對產品供應商或生產商進行原材料質量飛檢，確保產品的出廠質量。

5.3 認真做好工程施工環節質量控制 鑒于U 型板樁的特殊性，除了出廠質量控制外，運輸、保管及施工過程也會發生諸多影響產品質量的問題，因此為保障整個工程質量，還需對施工環節的U 型板樁質量進行嚴格把控。第一，對施工前板樁的質量要進行復核性質量檢驗，確保投入使用的產品指標均能符合設計和規范要求。對于不合格產品要及時進行退場處理，不可以將不合格產品堆放施工現場，以免錯用。第二，在現場施工時，施工單位必須要求施工人員按照水利工程施工技術質量標準以及嚴格按照設計圖紙方案開展施工。第三，需要仔細檢查施工現場的安全防護措施，細致核查工程量的進度。對于個別沉樁深度不夠或者樁頭打裂等現象，一定要做好施工記錄，并及時采取有效措施處理。第四，需要給現場技術人員處理現場影響施工質量行為的工作權限，一旦出現任何影響施工質量行為，負責監管施工人員有權限制止并中斷，進行嚴格按規定的要求處理。第五，工程完工或竣工后，應當要積極協助有關監督部門來進行工程的竣工驗收，同時將相應全過程檢驗檢測及施工記錄等資料準備齊全。一旦發現質量不達標，需要立即要求施工單位進行整改，直至其達到驗收標準。

5.4 不斷完善健全水利工程施工技術管理和質量監督體制 施工方要樹立安全生產理念，以工程質量為基本要求，建立嚴格按照工程施工要求和技術規范標準施工的管理制度，以科學合理施工設計方案為藍本，施工時做到對工程質量全程跟蹤控制。同時建立完善的質量管理組織，積極開展質量自檢工作。

建設單位同時也應建立嚴格質量監督體制，工程總投資安排專項檢測費用，組織有資質的第三方檢測機構對工程施工全過程進行質量抽檢。

6 結語

總而言之，隨著國家經濟不斷發展，水利工程發揮的社會效益日益重要。U 型預應力混凝土板樁作為一種性價比較高且可適用范圍廣泛的工程中間產品，在水利工程建設中又多用于隱蔽工程，如果產品本身及施工質量不能得到很好的控制，將會對水利工程產生不少安全隱患，因此，加強其在水利工程施工過程中的質量監督管控對于提高工程建設質量具有重要意義，應引起各參加單位和從業人員的重視。