嘉定區(qū)顧浦河道整治工程中的塑鋼板樁施工要點(diǎn)研究

高 明

（上海城建水務(wù)工程有限公司，上海市 200082）

0 引言

嘉定區(qū)顧浦(省界—雞鳴塘）河道綜合整治工程是2019 年上海市嘉定區(qū)政府投資建設(shè)的重點(diǎn)水利項(xiàng)目，規(guī)劃為次干河道，是圩區(qū)排水主要通道。總體定位為打造具備生態(tài)防護(hù)功能、體現(xiàn)歷史文化特色、滿足濱水活動(dòng)條件的嘉北郊野生態(tài)廊道。目前，國(guó)內(nèi)外用于水利工程建設(shè)的新材料日新月異。河道治理工程在滿足防洪防汛的安全前提下，開始注重工程的環(huán)境問題。為充分發(fā)揮顧浦河獨(dú)有的資源和沿岸城市獨(dú)特的地域優(yōu)勢(shì)，精心打造獨(dú)具特色的城市形象和景觀風(fēng)貌，讓城市貼近水系，讓河流融入城市，實(shí)現(xiàn)河暢、水清、岸綠、景美，迫切需要在工程結(jié)構(gòu)和新材料運(yùn)用方面實(shí)現(xiàn)突破與創(chuàng)新，引進(jìn)既能滿足工程安全要求，又能兼顧生態(tài)效果和景觀效果的新材料、新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水利工程與生態(tài)景觀的有機(jī)融合。

1 塑鋼板樁簡(jiǎn)介

高強(qiáng)度塑鋼板樁（以下簡(jiǎn)稱塑鋼板樁）采用強(qiáng)化復(fù)合材料經(jīng)特殊工藝一次性擠壓成型，具有材質(zhì)輕、隔水性好、抗老化、耐腐蝕、施工快捷、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，還具有施工占地面積小、便于搬運(yùn)堆放、綠色環(huán)保無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，可縮短施工工期、減小施工作業(yè)面，對(duì)周邊環(huán)境影響小，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，被水利部列入《2016 年水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄》。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于防洪、排澇、防塌陷塌方、防泥石流等自然災(zāi)害搶險(xiǎn)救災(zāi)和工程建設(shè)中。

塑鋼板樁外形依據(jù)物理學(xué)原理設(shè)計(jì)，采用大慣性矩截面設(shè)計(jì)，每片兩側(cè)設(shè)置C、T 型凹凸套接接頭（見圖1）。板樁間通過接頭相互連接，使組合后的塑鋼板樁整體貼合堤岸。板樁材質(zhì)堅(jiān)固、穩(wěn)定、耐久，不受氣候和水質(zhì)影響，對(duì)水土環(huán)境不產(chǎn)生污染，綠色環(huán)保。其質(zhì)量?jī)H為鋼板樁的八分之一，安裝迅速，施工便捷，可組合形成一個(gè)整體連續(xù)的護(hù)岸板墻。

圖1 M 型塑鋼板樁截面圖

2 施工基本情況

2.1 塑鋼板樁護(hù)岸位置及形式

該工程塑鋼板樁護(hù)岸位置主要位于外前公路與顧浦河交叉處南側(cè)約600 m 的古鎮(zhèn)保留段，見圖2 所示。塑鋼板樁護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式詳見圖3 所示。

圖2 塑鋼板樁施工平面位置圖

圖3 塑鋼板樁護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式圖（單位：mm）

2.2 設(shè)計(jì)要求

（1）塑鋼板樁拉伸強(qiáng)度不小于40 MPa，抗彎強(qiáng)度不小于60 MPa，抗剪強(qiáng)度不小于130 MPa，必須采用通過國(guó)家認(rèn)證的單位檢驗(yàn)產(chǎn)品驗(yàn)收。

（2）選用列入水利部《水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄》 的產(chǎn)品，以便于業(yè)主對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)收。

（3）塑鋼板樁定位偏差應(yīng)小于30 mm，打樁定位時(shí)，送樁與塑鋼板樁定位點(diǎn)標(biāo)記差不超過50 mm。

（4）板材的寬度、高度、長(zhǎng)度和厚度偏差應(yīng)符合Q/YHJ01-2016《高強(qiáng)度塑鋼板樁》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定。

（5）進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的塑鋼板樁應(yīng)按要求抽查驗(yàn)收。

（6）塑鋼板樁施工完畢后應(yīng)進(jìn)行軸線、垂直度、樁頂高程、樁頂平整度抽查驗(yàn)收。并應(yīng)符合相關(guān)要求[1]。

（7）塑鋼板樁施工的質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)滿足現(xiàn)行國(guó)家相關(guān)規(guī)定。

2.3 地質(zhì)情況

根據(jù)勘察資料，擬建場(chǎng)地在勘察范圍內(nèi)，可分為4 個(gè)層、若干個(gè)亞層。地基土的構(gòu)成與特征見表1 所列。

表1 地基土構(gòu)成與特征一覽表

3 塑鋼板樁施工工藝流程

3.1 塑鋼板樁進(jìn)場(chǎng)

塑鋼板樁材料由廠家采用船舶運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)水上打樁機(jī)（液壓震動(dòng)錘型號(hào)ZX360H-3）處。塑鋼板樁材料材質(zhì)較輕，由兩名工作人員在運(yùn)輸船上配合水上打樁機(jī)逐根將塑鋼板樁安裝打入準(zhǔn)確位置。如此循環(huán)，待運(yùn)輸船上的塑鋼板樁全部打設(shè)完畢后該運(yùn)輸船退場(chǎng)。

塑鋼板樁材料出場(chǎng)時(shí)為整捆，每捆根數(shù)為15根，單捆質(zhì)量約為2 t，每艘運(yùn)輸船內(nèi)水平放置3 捆，垂直疊放3 層，總計(jì)9 捆，每層之間采用2 根墊木作為隔層，每船的塑鋼板樁總質(zhì)量約為18 t，遠(yuǎn)低于運(yùn)輸船的標(biāo)準(zhǔn)載重80 t，符合安全運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

3.2 塑鋼板樁施工組織

質(zhì)量較輕是塑鋼板樁的特點(diǎn)的之一，故而現(xiàn)場(chǎng)的施工較為簡(jiǎn)便。根據(jù)該工程的特點(diǎn)，由于受施工現(xiàn)場(chǎng)條件限制，河道兩岸為古鎮(zhèn)保護(hù)區(qū)，大型機(jī)械在岸上施工具有一定的局限性。為保護(hù)古鎮(zhèn)河道兩岸的原有構(gòu)筑物，該工程采用水上打樁的方式施工塑鋼板樁。

水上打設(shè)塑鋼板樁機(jī)械采用液壓振動(dòng)錘安裝于挖掘機(jī)上與定位挖掘機(jī)船組合施工。施工人員由塑鋼板樁運(yùn)輸船駕駛員1 名，定位挖掘機(jī)船駕駛員1名，挖機(jī)打樁機(jī)駕駛員1 名，現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)指揮1名，塑鋼板樁搬運(yùn)、安裝及輔助工作人員5 名。所有的機(jī)械及人員必須通過進(jìn)場(chǎng)報(bào)驗(yàn)，工作人員必須經(jīng)過安全技術(shù)交底、培訓(xùn)考核合格持證上崗[2]。施工開始前還必須向河道管理部門、海事處、水利部門等報(bào)備，服從相關(guān)管理部門的規(guī)定。

3.3 施工工序和要求

（1）定位挖掘機(jī)船在打設(shè)塑鋼板樁處停穩(wěn)，插入定位樁使船身保持穩(wěn)固。打樁機(jī)夾取送樁板，將送樁板平放于運(yùn)樁船甲板上，放置時(shí)必須注意船體平衡，盡量輕取輕放。

（2）由搬運(yùn)、安裝人員將塑鋼板樁從船艙內(nèi)搬運(yùn)至甲板并安裝于送樁板上，安裝前必須確保送樁板表面清潔無(wú)雜物，使塑鋼板樁與送樁板緊密貼合。

（3）在塑鋼板樁和送樁板緊密貼合的前提下使用夾緊件將塑鋼板樁與送樁板固定牢固。夾緊件必須與塑鋼板樁垂直對(duì)稱加固，左右兩側(cè)共三對(duì)，間距保持在1.5 m 左右。

（4）送樁板與塑鋼板樁采用夾緊件牢固固定后采用打樁機(jī)夾取，在事先標(biāo)記好的樁位處振動(dòng)入樁。施工人員根據(jù)沉樁的深度同步取下夾緊件，并調(diào)整樁身的垂直度。

（5）在沉樁過程中，施工人員扶板時(shí)必須注意安全。嚴(yán)格按照施工前標(biāo)記的樁位下樁，確保C、T 接頭連接平順緊密?，F(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)指揮人員密切注意沉樁狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)樁身有傾斜或其他不正常情況及時(shí)指揮打樁機(jī)駕駛員和扶樁人員進(jìn)行調(diào)整，確保每根樁的施工質(zhì)量。

（6）當(dāng)沉樁到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，現(xiàn)場(chǎng)指揮人員及時(shí)指揮停止沉樁，用打樁機(jī)夾取送樁板振動(dòng)拔出，完成一根樁的施工，并依次施工下一根塑鋼板樁。定位挖掘機(jī)船與塑鋼板樁運(yùn)輸船也根據(jù)打設(shè)的樁位調(diào)整停放位置。

3.4 施工流程及進(jìn)度分析

根據(jù)該工程特點(diǎn)及總進(jìn)度計(jì)劃，塑鋼板樁施工計(jì)劃于2020 年5 月初開始，6 月底結(jié)束，施工時(shí)間為2 個(gè)月。

依據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，以及該工程的施工組織和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)查，每根塑鋼板樁的施工步驟和時(shí)間組成如下：

3.4.1 定位挖掘機(jī)船、運(yùn)輸船、人員等就位

該工程所采用的塑鋼板樁長(zhǎng)度為6 m，寬度為72 cm，每次定位挖掘機(jī)船插下定位樁定位后，可打設(shè)的長(zhǎng)度約3.5 m 距離，約為5 根塑鋼板樁。每打設(shè)完3.5 m 后須重新定位，每次拔出定位樁移動(dòng)至新的打樁位置插下定位樁自身定位以及運(yùn)輸船和人員就位需耗時(shí)5 min，平均到每根塑鋼板樁為耗時(shí)1min。

3.4.2 裝板

由2 名搬運(yùn)工將塑鋼板樁從運(yùn)輸船艙搬運(yùn)至送樁板上，每邊固定3 個(gè)夾具共3 對(duì)，安裝完畢后檢查塑鋼板樁和送裝板間的嚴(yán)密性和每個(gè)夾具的狀態(tài)，檢查完畢符合要求后向現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)指揮示意，裝板時(shí)間需要約2 min。

3.4.3 吊樁及樁底包裹

塑鋼板樁與送樁板安裝完畢后，現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)指揮人員指揮打樁機(jī)駕駛員夾取送樁板緩慢吊起，在施工輔助人員的配合下將樁吊至指定位置。施工人員使用厚塑料編織袋包裹塑鋼板樁和送樁板底部并固定，避免沉樁時(shí)土體進(jìn)入送裝板和塑鋼板樁之間的間隙。此過程耗時(shí)約2 min。

3.4.4 下樁

送樁板與塑鋼板樁吊裝就位后，由現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)指揮人員指揮打樁機(jī)振動(dòng)入樁，根據(jù)下樁的深度由施工人員分別取下第一至第三對(duì)夾緊件，并在下樁過程中密切注意樁身垂直度及下樁狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常立即調(diào)整，直至樁體到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高。此過程耗時(shí)約4 min。

3.4.5 拔樁

在樁體到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，現(xiàn)場(chǎng)指揮人員指揮打樁機(jī)振動(dòng)拔出送樁板，塑鋼板樁則留在指定位置成樁完成，進(jìn)入下一根塑鋼板樁施工。拔樁需耗時(shí)約1 miin。

綜上所述，單根塑鋼板樁施工完成總計(jì)耗時(shí)約10 min。每小時(shí)可完成6 根塑鋼板樁，按每日工作時(shí)間8 h 計(jì)算，每天可打設(shè)48 根塑鋼板樁，長(zhǎng)度為35 m。該工程塑鋼板樁工程量總計(jì)為1 200 m，在正常施工狀態(tài)下，能完全滿足2 個(gè)月的施工進(jìn)度計(jì)劃。

4 過程中遇到的問題及處理

4.1 沉樁范圍內(nèi)周邊障礙物

塑鋼板樁施工區(qū)域?yàn)楣沛?zhèn)保護(hù)區(qū)，河道兩岸邊存在原有種植的香樟樹且個(gè)體均較大，枝繁葉茂，部分樹枝已生長(zhǎng)到至河岸外側(cè)。剛進(jìn)場(chǎng)施工時(shí)，由于塑鋼板樁為緊臨原有護(hù)岸施工，茂盛的樹枝嚴(yán)重影響到了打樁的進(jìn)度和質(zhì)量，甚至有些部位無(wú)法打樁。因此項(xiàng)目部立即暫停了打樁施工，在向監(jiān)理、業(yè)主等單位反映情況后，通過與綠化管理部門等相關(guān)單位的協(xié)調(diào)，同意我部將影響施工的樹枝修剪后施工。經(jīng)過3 d的綠化修剪確保不影響打樁后，塑鋼板樁恢復(fù)施工。

4.2 局部位置河底存在硬塊

在打樁過程中，發(fā)現(xiàn)河底局部存在硬質(zhì)塊體導(dǎo)致塑鋼板樁無(wú)法沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。在與監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計(jì)等相關(guān)單位反映情況后研究決定，若只是局部1至2 根無(wú)法沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，則割除塑鋼板樁高出設(shè)計(jì)標(biāo)高部分，保證塑鋼板樁頂部齊平，便于下一步的壓頂施工。若存在大范圍無(wú)法沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，則由設(shè)計(jì)單位作出設(shè)計(jì)變更，在此部位采用其他形式的結(jié)構(gòu)。最后打樁施工完成，并未出現(xiàn)大范圍無(wú)法沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高的情況。

4.3 沉樁過快影響線形

初期打樁施工時(shí)，由于急于追求施工進(jìn)度，在完成十余米長(zhǎng)度的塑鋼板樁時(shí)，發(fā)現(xiàn)有局部線形歪斜的現(xiàn)象，影響外觀質(zhì)量。項(xiàng)目部立即要求放慢沉樁速度，在確保線形直順的前提下方可進(jìn)入下一步施工，最終得出沉樁速度約為0.03 m/s 的情況下既能保證沉樁質(zhì)量和線形，又能保證施工進(jìn)度。

5 施工要點(diǎn)分析

雖然在鋼板樁施工前，已排摸了打樁位置處是否存在各種管線或其他構(gòu)筑物，也辦理了相關(guān)水上作業(yè)的手續(xù)，設(shè)置了各類防護(hù)措施，卻疏忽了上空的綠化樹枝的障礙，導(dǎo)致了3d 暫停施工。所以，前期工作一定要做到充分細(xì)致，才能使施工順利地進(jìn)展。在施工過程中，如果遇到可預(yù)見以外的問題時(shí)，千萬(wàn)不能擅作主張。一定要及時(shí)上報(bào)相關(guān)單位，在充分討論研究得到認(rèn)可后方可施工。打樁施工時(shí)，不能盲目追求進(jìn)度，必須在保證質(zhì)量安全的前提下，充分掌握施工流程步驟，具備一定熟練度以后才可適當(dāng)提高速度。

6 結(jié)語(yǔ)

在各個(gè)施工領(lǐng)域高速發(fā)展的當(dāng)下，傳統(tǒng)的施工材料、技術(shù)已無(wú)法完全滿足現(xiàn)代社會(huì)的要求，這就要求我們必須去創(chuàng)新，保持對(duì)新工藝、新技術(shù)、新材料的追求才能使我們不斷地發(fā)展。采用塑鋼板樁施工技術(shù)已經(jīng)逐漸體現(xiàn)出其優(yōu)越性，并且已被列入水利部《水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄》的產(chǎn)品。相信在不久的將來，采用塑鋼板樁施工技術(shù)必定會(huì)逐漸成熟和推廣。