□周宗兵（江西省水利水电建设有限公司）

U型板桩在水库加固工程中的应用

□周宗兵（江西省水利水电建设有限公司）

随着我国基础设施建设的持续快速发展，当前一大批水利设施尤其水库工程面临着检测加固的问题，在水库加固工程中，U型板桩得到了较为广泛的应用。根据文献和实际施工经验，文章对U型板桩进行了系统介绍，着重阐述了相关施工工艺、注意事项、理论依据和工程经验，为类似工程提供参考和借鉴。

U型板桩，水库加固；应用措施

1 U型板桩

1.1 U型板桩定义

U型板桩，即先张法预应力钢筋混凝土U型板桩，是为支护需要而设计的一种新型维护结构。相比传统钻孔灌注桩，U型板桩桩身质量可靠，施工工艺较为简单，工程造价低，且对于环境产生较少的污染；相对于预应力混凝土管桩，鉴于U型板桩的结构特点，其抗弯和抗剪能力更好，尤其适用于水平荷载较大的支护结构，具体U型板桩结构如图1所示。

图1 U型板桩横截面示意图

等效换算原则为等面积、等刚度、等高度及等翼缘厚度，则计算公式如下：

1.2 U型板桩在工程设计中的受力情况

1.2.1 土压力

对于土压力，当前最多考虑的是主动土压力和被动土压力，多采用库伦或朗肯土压力理论进行计算，如果对于板桩水平位移有较为严格的要求，则静止土压力具有更大的适应性。

1.2.2 静水压力

对于静水压力，如渗流压力，浪压力，等都会对一定范围内的建筑物造成一定的荷载影响，使得地面超载、施工受到影响。

1.2.3 抗震设防要求

位于抗震设防区域的板桩结构，需要考虑极端地震情况下，外界地震荷载对于板桩安全性和稳定性的要求，如地震惯性力、动土压力和水平地震作用对于U型板桩结构的影响。

2 沉桩工艺

2.1 常见地质情况下的沉桩工艺

2.1.1 检查

沉桩施工前，对于U型板桩的质量、结构尺寸和连接处异物进行检查，避免对后期施工造成影响；同时检查橡胶止水条的状态，保证U型板桩施工的止水效果。

2.1.2 控制精度

在首桩沉桩完毕后，后续施工需要采用固定锁具保证后续U型板桩与前一个锁紧，同时在施工过程中应严格控制桩体垂直度，保证密封止水效果。

针对普通地质下振动法沉桩作业，需要保证振动锤与桩身加持部位匹配，避免因夹持长度不够导致夹持力过大挤碎混凝土或产生滑动现象。

2.2 复杂地质条件下的沉桩工艺

遇到地质较为复杂的情况，需要采用辅助方法进行沉桩作业，保证沉桩作业顺利完成，针对不同地质情况，采用不同的工艺。

2.2.1 砂砾土层

对于砂砾土层，可以选择在桩体内埋设水管，采用高压注浆的方式在沉桩过程中高压射水，通过清除下部砂砾层的方式辅助沉桩作业，具体施工工艺如图2所示：

图2 高压射水成孔辅助沉桩示意图

2.2.2 可塑性黏土层

对于可塑性黏土层，可以采用钢桩预钻成孔的方式辅助沉桩，H型钢底部进行特殊处理，保证在沉桩过程中将原状土导入H型钢内部，拔出过程中带出大部分原状土，起到成孔效果。H型钢桩具体构造如图3所示。

图3 引孔钢桩构造图

3 U型板桩在水库加固中的应用

3.1 施工工艺流程

根据查阅相关文献和实际工程经验，总结U型板桩施工流程如图4所示：

图4 U型混凝土板桩施工流程图

3.2 设计注意事项

3.2.1 充分了解地质情况

虽然U型板桩的设计中考虑了射水管，在振冲过程中能够辅助沉桩，提高施工速度和复杂地质的适应能力，但是对于岩石地基则施工难度较大，U型板桩显得不适用，因此在地质勘察时对于此类地质慎重选择U型板桩。

3.2.2 合理设计U型板桩尺寸

对于U型板桩尺寸的选择，是整个水库加固施工中的关键部分，也是影响整体工程质量的重要因素，因此U型板桩的尺寸应根据地质情况、施工环境和工程重要性进行合理的设计。

3.2.3 严格控制原材料

U型板桩原材料的选择，直接影响工程质量，因此应该按照相关规范要求控制原材料的选择。同时对于U型板桩在施工中遇到的原材料问题，应该进行分析，查出问题产生原因并及时采取措施。

3.2.4 加强U型板桩的施工质量检验

U型板桩的质量对于整个加固工程的质量影响较大，因此应该严格按照设计进行施工前的质量验收。

3.3 施工注意事项

3.3.1 测量放线

根据施工图纸和测量控制点，需要在施工之前首先确定排桩中心位置，在沟槽工程结束后，精确测量排桩中心线，在监理人员确认无误后，才能进行下一步的施工。

3.3.2 桩身质量验收

对于U型板桩外观质量、尺寸允许偏差、抗弯承载能力和检验规则均需按照当前标准进行；对于桩身质量验收，需要同时提交原材检测报告、预应力检测报告、混凝土强度报告和预制品合格证等。

3.3.3 导向架安装

对于U型板桩，较为重要的是导向架的安装，对于导向架具有以下要求：导向架应采用型钢等能够承受较大弯矩剪力的材料；导向架的定位和安装，需要严格按照设计要求，通过经纬仪和水准仪进行控制和调整；导向架与U型板桩接触部位需要涂刷润滑剂，保证U型板桩在沉桩过程中不会因为摩擦力对导向架造成下沉和变形影响；

4 结论

针对U型板桩在水库加固工程中的应用，文章从U型板桩的定义介绍开始，接着介绍了U型板桩的常见施工工艺流程，以及在不同地质情况下尤其是特殊地质条件下的沉桩法施工工艺，根据施工经验、相关文献和常见问题，对类似工程提供系统的解决处理方案。

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TV332.23

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1673-8853（2017）10-0055-03

周宗兵（1968—），男，工程师，主要从事水利工程管理工作。

2017-8-20

编辑：符 蕾