冷彎鋼板樁航道護岸施工技術(shù)

張偉強 中交水運規(guī)劃設(shè)計院有限公司

1.工程概況

山東內(nèi)河某航道項目，航道總長17.1 km，護坡型式為模袋混凝土護岸、半直立式護岸、金屬網(wǎng)兜石護坡、鋼板樁護岸。其中鋼板樁護岸結(jié)構(gòu)布置在航道左岸，設(shè)計總長240m。鋼板樁擋墻采用樁長13m、600×200的U型鋼板樁，從設(shè)計頂高程37.5m打設(shè)至樁底標高24.5m，鋼板樁擋墻墻后在頂部往下2m位置設(shè)計有18m長的分散壓縮型錨桿對擋墻進行錨固，錨桿自由段6m，錨固段12m，相鄰錨桿間距2.4m。墻后與現(xiàn)澆擋墻結(jié)構(gòu)銜接處布設(shè)碎石倒濾層；鋼板樁擋墻前沿施工模袋混凝土斜坡式護岸。具體施工結(jié)構(gòu)如圖1。

2.冷彎鋼板樁航道護岸施工的前期準備工作

（1）測量放樣。冷彎鋼板樁順利安裝到位的關(guān)鍵前提在于做好測量放樣工作，確定護岸的前沿線并做好標記，后續(xù)施工以此為基準，保證冷彎鋼板樁可精準就位。

（2）場地整平。現(xiàn)場施工條件直接影響到冷彎鋼板樁施工質(zhì)量和效率，因此在施工前應(yīng)全面清理場地的雜物，保證場地具有足夠的平整性。此外，沿航道護岸的前線組織開挖作業(yè)，形成合適規(guī)格的基槽，相較于樁頂高程而言，實際成型的基槽底高程需比該值略小50cm。

圖1 鋼板樁擋墻結(jié)構(gòu)圖

（3）施工設(shè)備的管理。以冷彎鋼板樁的尺寸、現(xiàn)場地質(zhì)條件、工作量為參考，選擇相適應(yīng)的鋼板樁打設(shè)設(shè)備，在保證冷彎鋼板樁打設(shè)質(zhì)量的前提下盡可能提高效率，以便創(chuàng)造更可觀的經(jīng)濟效益。加強對施工設(shè)備的管理，保證設(shè)備穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)安全文明施工作業(yè)。

3.施工技術(shù)要點

3.1 靜壓植樁流程

場地平整→施工放線→挖出鋼板樁槽線→靜壓植樁。為保證鋼板樁擋墻的線型和垂直度需要注意以下措施：

（1）在施工初段的5～6根鋼板樁時，需利用配重基座來抵消初期鋼板樁壓入時的反作用力。將靜壓植樁機與配置基座連接，將配重物（一般為堆疊的鋼板樁）放置于基座的兩側(cè)，利用其總的重力作為反力植入第一根樁，之后每完成一根樁的植入作業(yè)后，對樁間小齒口咬合處進行一道20cm左右的焊接，以增強已植入鋼樁的整體性。當(dāng)完成初期植入的5～6根鋼板樁后，取下配重、撤掉配重基座，螺旋鉆部位夾緊最新打入的鋼板樁，用控制器操控作業(yè)平臺的四套夾具夾住先前打好的四根鋼板樁，利用已植入的樁代替配重提供打樁時所需的反力。

（2）植樁過程中，當(dāng)鋼板樁植入至規(guī)定的深度之后，進行樁間焊接，完成后松開四套主夾具，利用液壓系統(tǒng)使機身提升后沿滑道梁向前運行，夾住下一組四根樁，然后帶螺旋鉆的頭段松開夾具，吊車起吊鉆具，前進至下一個樁位點，重新放置鋼板樁開始新一輪植入作業(yè)。

3.2 沉樁要點

植樁移機時纜繩不要攀附在已植樁上；鉆孔靜壓時，保證鉆頭、夾具、樁三者軸線共線；植樁到達設(shè)計標高后，立即進行樁間焊接，以防樁在后續(xù)操作中發(fā)生傾斜，變位；植樁過程中，認真做好記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況，立即報工程師共同研究解決；植樁樁結(jié)束后及時回填鉆孔，完成樁基之間的焊接，減少樁身位移，改善施工期受力狀況。

3.3 變形觀測

鋼板樁植入完成后一定要設(shè)置變形觀測點對鋼板樁的位移進行有效控制。定期進行觀測，發(fā)現(xiàn)頂端位移量穩(wěn)定在50mm范圍內(nèi)，則說明該結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。如果發(fā)生超過允許位移的情況，一定要及時對鋼板樁進行加固處理。

3.4 錐形二片石倒濾回填

待鋼板樁結(jié)構(gòu)施工完成后，進行錐形二片石倒濾回填，回填至頂標高接近36.6m時，進行碎石墊層與土工布倒濾層的鋪設(shè)，鋪設(shè)標高至37.2m。最后進行粘性土分層碾壓回填，回填至37.5m的航道設(shè)計頂標高位置。施工過程中應(yīng)注意控制倒濾層材料堆放坡度，二片石回填料坡比為1：1.25，碎石墊層完成后坡比為1：1.5；回填碾壓分層厚度≤30cm，壓實度≥0.9。

4.冷彎鋼板樁沉降時的主要問題以及解決對策

4.1 法向傾斜

冷彎鋼板樁在施工期間易發(fā)生法向傾斜現(xiàn)象，其原因錯綜復(fù)雜，具體體現(xiàn)在以下五個方面：（1）運輸階段未采取有效的防護措施，導(dǎo)致冷彎鋼板樁在運輸途中受損；（2）堆放方式不合理，或是吊裝時發(fā)生變形；（3）施工過程中導(dǎo)向架變形，隨之影響冷彎鋼板樁，使其出現(xiàn)法向傾斜現(xiàn)象；（4）振動錘打設(shè)不合理，如打設(shè)方向不垂直；（5）施工現(xiàn)場地質(zhì)條件欠佳，使鋼板樁下部存在不同程度的扭轉(zhuǎn)。針對上述問題，需從各施工環(huán)節(jié)入手，采取全面的質(zhì)量控制措施：施工前檢查冷彎鋼板樁，確保尺寸、形狀都完全滿足要求；及時檢查導(dǎo)向架的使用情況，若存在異常之處則要及時處理；使用雙層導(dǎo)向架，此裝置可為冷彎鋼板樁的順利沉降提供重要幫助；現(xiàn)場配備經(jīng)緯儀，利用該儀器檢測樁傾斜度；打樁期間適時活動鋼板樁，以免樁下部偏轉(zhuǎn)；合理選擇打樁錘，保證其功率的合理性；做好地質(zhì)勘察工作，對于地質(zhì)條件欠佳區(qū)域，該處打設(shè)時應(yīng)靈活調(diào)整速度。

4.2 帶樁現(xiàn)象

帶樁主要指的是在打入鋼板樁時由于擾動的存在而導(dǎo)致已打入的鋼板樁同時發(fā)生下沉，其原因在于冷彎鋼板樁的鎖扣對接不到位，此條件下相鄰鋼板樁側(cè)壓力較正常狀態(tài)明顯增加，兩者間形成較大的摩擦力，相比于土層對樁的阻力而言該摩擦力明顯更大，此時則會出現(xiàn)兩樁同時下沉的問題，使已打入的鋼板樁位置偏離預(yù)期要求。若施工中出現(xiàn)帶樁問題，需及時暫停施工作業(yè)，將存在問題的鋼板樁拔出并再次對接鎖扣。此外，還可通過焊接的手段處理兩個鎖扣，此時下沉阻力明顯提高，可有效避免帶樁問題。

4.3 軸向傾斜

鋼板樁沉降過程中，軸向傾斜是極為普遍的問題，其原因在于：打擊位置的設(shè)定不夠合理，該處與已打入鋼板樁的鎖扣摩擦力作用點無法保持一致，在此影響下，鋼板樁將向著前進方向出現(xiàn)較明顯的傾斜。導(dǎo)向架可提供固定功能，因此可保證鋼板樁上部維持穩(wěn)定，但樁體下部遇到的地層存在軟硬分布不均的情況時，則會發(fā)生彎曲，此時鋼板樁軸線長度延長，伴有傾斜現(xiàn)象。鋼板樁上方的土層壓力分布存在較明顯的規(guī)律，即在深度增加的同時伴有壓力加大的變化趨勢，因此鋼板樁將受到推擠作用，受力狀態(tài)失衡從而發(fā)生傾斜。針對此類問題，施工期間必須及時檢查鋼板樁，要求垂直度和傾斜度都完全滿足要求。實際施工中，可在先插入的樁頂處設(shè)置方孔，再利用葫蘆反向拉伸，使鋼板樁上部恢復(fù)至原位。

4.4 因地質(zhì)條件造成沉樁困難

本工程施工條件較差，存在大量淤泥質(zhì)粘土，在此條件下展開沉樁作業(yè)時極容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，明顯加大沉樁難度。對此，可通過如下方法加以解決：一是澆水法，施工期間向鋼板樁孔位處注適量水，在水的介質(zhì)作用下減小樁身摩擦力，以便快速沉樁；二是引孔法，打設(shè)鋼板樁后將其向上拔出，按照此方式重復(fù)操作多次，在指定樁位處形成樁孔，此時將冷彎鋼板樁套上鎖扣并正式打設(shè)，應(yīng)用此方法后，沉樁過程中的阻力明顯減小，給冷彎鋼板樁的沉樁提供了良好施工條件。

5.結(jié)束語

綜上所述，冷彎鋼板樁航道護岸施工技術(shù)的應(yīng)用效果較好，通過冷彎鋼板樁的作用可維持護岸整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。但作為一項新型技術(shù)，施工單位應(yīng)從實際情況出發(fā)，合理優(yōu)化細節(jié)，加強施工質(zhì)量控制，以便提高航道護岸施工質(zhì)量，推動航港建設(shè)事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。