解析U型混凝土板桩施工技术
发布时间：2019-03-11 浏览量：3095
摘要：U型混凝土具有新型的结构特性，具有挡土面积大、力学性能优、施工速度快、经济效益高、适用范围广等优点，基于此，本文就结合中山市阜沙镇鸦雀尾水利枢纽工程案例分析U型混凝土板桩施工技术。
关键词：U型混凝土；板桩；施工技术
1、U型混凝土板桩结构特点
U型混凝土板桩是一种横截面为类似U型的新型预应力混凝土基础围护挡土桩构件，主要是为了承受挡土支护的水平载荷及基坑防渗等，保证基坑作业安全。U型混凝土板桩与传统的挡土护坡材料相比，具有更优的力学性能：基于其类似U型的截面形式，板桩能很好地抵抗弯曲正应力，具有较高的抗弯截面系数；而与混凝土管桩等一般承受竖向荷载的预应力混凝土材料相比，又能很好地抵抗剪切破坏，具有更优的抗剪强度。由于U型混凝土板桩以上优良的力学性能，在水利工程建设施工中，其所形成的连续可靠U型混凝土板桩墙体对于承受挡土支护的水平荷载更为合适。另一方面，相比于同等混凝土使用量的其他桩体，U型混凝土板桩的U型截面设计，其优点是桩体混凝土用量进一步节约，桩体减轻，沉桩作业时减少桩端阻力，施工方便，缩短工期。总之，U型混凝土板桩的新型结构特点，具有力学性能优、挡土面积大、施工速度快、经济效益好、成桩效果美、施工工期短等多种施工优势。
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，U型混凝土板桩沉桩过程安全可靠、沉桩质量效果良好，沉桩外形统一美观，因此，在中山市阜沙镇鸦雀尾水利枢纽工程中的船闸部分与水闸部分均使用了大量U型混凝土板桩（型号U-CS-450-I-10）作为防渗桩及基坑挡土支护桩，并使用了PC400型液压振动锤进行沉桩施工。
2、U型混凝土板桩施工技术
2.1施工工艺原理
U型混凝土板桩的两侧设计成凹凸榫，这样相互嵌合的结构既有利于U型混凝土板桩整齐联排地打入地基，又有利于各U型混凝土板桩之间紧密可靠结合。凸榫上预埋安装有弹性止水橡胶，能满足一般水利工程的止水密封要求，若有更高要求，也可再注浆密封。U型混凝土板桩桩端凸榫侧被削成斜角，其沉桩过程的施工工艺原理是通过后施打的板桩凸榫侧斜角，与前根已施打的板桩凹榫侧相互对准嵌合并垂直插入，在沉桩过程中，由地基反力对凸榫侧的斜面产生向上的挤压力，挤压凹凸榫之间的相对面，使各U型混凝土板桩稳定、紧密、可靠的连接成整体。
2.2施工工艺流程
根据现场地质条件以及现场施工环境，工程选用了PC400型液压振动锤、履带式长臂起重机、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，其工艺流程如图1。
2.3施工质量控制要点
2.3.1编制施工组织设计
U型混凝土板桩沉桩施工前，根据施工区域的地质条件、自然条件、周围环境及施工进度计划、工程技术经济、环境保护等要求，编制施工组织设计并经审核批准。在进行振动沉桩施工方案编写时，根据施工要求、桩型大小和工程地质条件等计算沉桩阻力或校核板桩强度，以选择合适的振动锤和辅助沉桩设备。
U型混凝土板桩在沉桩施工前，首先进行排桩中心线的测量定位，以便确定每根板桩的中心点及型钢导向架的架设位置，根据建设单位提供的施工测量控制点、现场周边环境、设计工程图纸等资料做好测量放线工作，并经建设、监理等有关单位现场人员复核验收后方可进行沉桩施工。为了保证桩位位置准确和桩顶标高符合设计要求，现场测量人员认真记录各个桩位中心点及对应的桩顶水平标高，施工过程要随时复核桩位位置，以免发生偏桩情况。
2.3.3板桩进场质量验收
①U型混凝土板桩进场时，监理单位应组织相关单位对板桩外观质量及尺寸偏差等进行现场质量验收，验收范围包括整批板桩原材，连接锁口处是否有异物，橡胶止水条是否有破损，表面质量是否完好，吊点位置是否开裂，钢筋尺寸是否符合等。若发现有损坏或其他不符合情况，应禁止使用或及时修复后使用。
②U型混凝土板桩的抗弯试验和检验规则应按照相关的企业标准执行，并在验收现场提供以下资料：厂家资质证明文件、出厂合格证、水泥等原材质量检测报告、预应力钢筋力学性能报告、混凝土试块强度报告、抗弯抗剪强度报告等。
2.3.4板桩现场堆放、吊运
①在施工现场，板桩应堆放于指定安全区域，堆放场地周边做好围蔽，场地尽量平整硬化并有相应的排水措施、保护碰伤措施等。为了防止滑移，堆放层数一般不应超过3层。
②板桩在吊装前，编制相应的专项吊装方案并经审核批准。运输、搬运及堆放前，重点校核板桩强度、起重机载重量、基础承载力、吊点位置、振动锤夹持器夹持力等参数是否符合要求，尽量做到轻起轻放、安全平稳，严紧对板桩“抛、碰、滚”。
2.3.5板桩沉桩质量管理
①沉桩施打前，首先将板桩吊入型钢导向架，依靠其自重溜桩下沉，待限位滚轮拉紧后，桩头套入振动锤夹持器，保证夹持器与桩身夹持部位尺寸匹配。若夹持长度不够或夹持力不足，均会出现振动锤偏向、板桩破碎、板桩滑动等质量安全事故。
②开始沉桩时，首先调小振动频率，随时观测桩体偏位，实时调整限位装置的松紧程度，确保桩体垂直、紧靠下沉，待桩体进入一定深度的土层后，方可使用高频振动。
③沉桩过程中，电子经纬仪应架设于沉桩机械附近的两个垂直方向上，严格控制桩身垂直度与桩顶平面位置，随时检查桩身是否损坏，若有损坏，及时处理方可再施工。沉桩时，要保持起重机钢丝线、夹持器、桩头、桩身四者中心在同一直线上。沉桩开始入土2m时，观测桩体是否偏位，若偏位，立即停机，调整桩位，可把桩体拔出，清障回填后重新沉桩；入土2m后，测量桩体是否偏位，若偏位，立即停机检测桩并及时通知现场设代，进行桩位校核，提出处理建议，业主单位批准后方可实施。
④沉桩结束后，施工单位应及时收集整理相关沉桩资料（板桩试打记录、进场验收记录、沉桩施工记录、质量事故处理记录等），保证起重机、振动锤、导向架等可靠安全移位，及时清理施工现场，及时组织沉桩分项工程质量验收，验收合格后方允许下一步工序施工。结束语：
综上所述，①U型混凝土板桩具有挡土面积大、力学性能优、施工速度快、经济效益高、适用范围广等优点，特别适合于边坡治理、护岸工程、基坑支护等工程领域。②以中山市阜沙镇鸦雀尾水利枢纽工程为例，介绍了U型混凝土板桩的结构特点、工艺原理、工艺流程及施工质量要点、施工安全管理等内容，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。
关键词：U型混凝土；板桩；施工技术
1、U型混凝土板桩结构特点
U型混凝土板桩是一种横截面为类似U型的新型预应力混凝土基础围护挡土桩构件，主要是为了承受挡土支护的水平载荷及基坑防渗等，保证基坑作业安全。U型混凝土板桩与传统的挡土护坡材料相比，具有更优的力学性能：基于其类似U型的截面形式，板桩能很好地抵抗弯曲正应力，具有较高的抗弯截面系数；而与混凝土管桩等一般承受竖向荷载的预应力混凝土材料相比，又能很好地抵抗剪切破坏，具有更优的抗剪强度。由于U型混凝土板桩以上优良的力学性能，在水利工程建设施工中，其所形成的连续可靠U型混凝土板桩墙体对于承受挡土支护的水平荷载更为合适。另一方面，相比于同等混凝土使用量的其他桩体，U型混凝土板桩的U型截面设计，其优点是桩体混凝土用量进一步节约，桩体减轻，沉桩作业时减少桩端阻力，施工方便，缩短工期。总之，U型混凝土板桩的新型结构特点，具有力学性能优、挡土面积大、施工速度快、经济效益好、成桩效果美、施工工期短等多种施工优势。
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，U型混凝土板桩沉桩过程安全可靠、沉桩质量效果良好，沉桩外形统一美观，因此，在中山市阜沙镇鸦雀尾水利枢纽工程中的船闸部分与水闸部分均使用了大量U型混凝土板桩（型号U-CS-450-I-10）作为防渗桩及基坑挡土支护桩，并使用了PC400型液压振动锤进行沉桩施工。
2、U型混凝土板桩施工技术
2.1施工工艺原理
U型混凝土板桩的两侧设计成凹凸榫，这样相互嵌合的结构既有利于U型混凝土板桩整齐联排地打入地基，又有利于各U型混凝土板桩之间紧密可靠结合。凸榫上预埋安装有弹性止水橡胶，能满足一般水利工程的止水密封要求，若有更高要求，也可再注浆密封。U型混凝土板桩桩端凸榫侧被削成斜角，其沉桩过程的施工工艺原理是通过后施打的板桩凸榫侧斜角，与前根已施打的板桩凹榫侧相互对准嵌合并垂直插入，在沉桩过程中，由地基反力对凸榫侧的斜面产生向上的挤压力，挤压凹凸榫之间的相对面，使各U型混凝土板桩稳定、紧密、可靠的连接成整体。
2.2施工工艺流程
根据现场地质条件以及现场施工环境，工程选用了PC400型液压振动锤、履带式长臂起重机、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，其工艺流程如图1。
2.3施工质量控制要点
2.3.1编制施工组织设计
U型混凝土板桩沉桩施工前，根据施工区域的地质条件、自然条件、周围环境及施工进度计划、工程技术经济、环境保护等要求，编制施工组织设计并经审核批准。在进行振动沉桩施工方案编写时，根据施工要求、桩型大小和工程地质条件等计算沉桩阻力或校核板桩强度，以选择合适的振动锤和辅助沉桩设备。
2.3.2测量放线
2.3.3板桩进场质量验收
①U型混凝土板桩进场时，监理单位应组织相关单位对板桩外观质量及尺寸偏差等进行现场质量验收，验收范围包括整批板桩原材，连接锁口处是否有异物，橡胶止水条是否有破损，表面质量是否完好，吊点位置是否开裂，钢筋尺寸是否符合等。若发现有损坏或其他不符合情况，应禁止使用或及时修复后使用。
②U型混凝土板桩的抗弯试验和检验规则应按照相关的企业标准执行，并在验收现场提供以下资料：厂家资质证明文件、出厂合格证、水泥等原材质量检测报告、预应力钢筋力学性能报告、混凝土试块强度报告、抗弯抗剪强度报告等。
2.3.4板桩现场堆放、吊运
①在施工现场，板桩应堆放于指定安全区域，堆放场地周边做好围蔽，场地尽量平整硬化并有相应的排水措施、保护碰伤措施等。为了防止滑移，堆放层数一般不应超过3层。
②板桩在吊装前，编制相应的专项吊装方案并经审核批准。运输、搬运及堆放前，重点校核板桩强度、起重机载重量、基础承载力、吊点位置、振动锤夹持器夹持力等参数是否符合要求，尽量做到轻起轻放、安全平稳，严紧对板桩“抛、碰、滚”。
2.3.5板桩沉桩质量管理
①沉桩施打前，首先将板桩吊入型钢导向架，依靠其自重溜桩下沉，待限位滚轮拉紧后，桩头套入振动锤夹持器，保证夹持器与桩身夹持部位尺寸匹配。若夹持长度不够或夹持力不足，均会出现振动锤偏向、板桩破碎、板桩滑动等质量安全事故。
②开始沉桩时，首先调小振动频率，随时观测桩体偏位，实时调整限位装置的松紧程度，确保桩体垂直、紧靠下沉，待桩体进入一定深度的土层后，方可使用高频振动。
③沉桩过程中，电子经纬仪应架设于沉桩机械附近的两个垂直方向上，严格控制桩身垂直度与桩顶平面位置，随时检查桩身是否损坏，若有损坏，及时处理方可再施工。沉桩时，要保持起重机钢丝线、夹持器、桩头、桩身四者中心在同一直线上。沉桩开始入土2m时，观测桩体是否偏位，若偏位，立即停机，调整桩位，可把桩体拔出，清障回填后重新沉桩；入土2m后，测量桩体是否偏位，若偏位，立即停机检测桩并及时通知现场设代，进行桩位校核，提出处理建议，业主单位批准后方可实施。
④沉桩结束后，施工单位应及时收集整理相关沉桩资料（板桩试打记录、进场验收记录、沉桩施工记录、质量事故处理记录等），保证起重机、振动锤、导向架等可靠安全移位，及时清理施工现场，及时组织沉桩分项工程质量验收，验收合格后方允许下一步工序施工。结束语：
综上所述，①U型混凝土板桩具有挡土面积大、力学性能优、施工速度快、经济效益高、适用范围广等优点，特别适合于边坡治理、护岸工程、基坑支护等工程领域。②以中山市阜沙镇鸦雀尾水利枢纽工程为例，介绍了U型混凝土板桩的结构特点、工艺原理、工艺流程及施工质量要点、施工安全管理等内容，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。
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