葛 波 （安徽水利开发有限公司，安徽 蚌埠 233300）

1 工程案例

湖州市太嘉河工程位于太湖流域的南部，西以东菩溪及其导流港的右岸堤防为界，东接黄浦江，北滨太湖和太浦河，南濒钱塘江杭州湾，属京杭运河水系。平均年降水量多年来维持在1206mm左右，年内和年际分布不均匀。每年7月～9月份由于受副热带高压控制，会出现晴热少雨现象，容易发生自然旱灾；但是在此期间，如受到台风或热带风暴带来狂风暴雨的影响，则易造成洪涝灾害。

为了确保在度汛期间护岸挡墙的施工进度，降低潮汛对挡墙施工的影响及安全风险，本工程采用预制混凝土U型板桩进行堤防护岸，不但施工方便、大大缩短了工期，而且外形统一、美观，体现了较好的实用价值。

2 U型板桩施工

2.1 定制

U型预应力板桩，型号为U-CS-600-II型，桩长为11m，按设计尺寸定制U型板桩，采用定型钢模板，包括1个倒U形的下部钢模和2个可以打开、闭合的上部钢模，2个上部钢模的下端分别铰接在下部钢模两侧。模板厚度不小于5mm，表面光滑，不得有凹坑、皱褶或其它表面缺陷，满足设计要求的结构尺寸；预制U型板桩一般采用C60高性能混凝土，预制过程中在板底适当位置嵌入钢筋吊环。预制后的板桩按规范要求抽样，送有资质试验检测单位，对其外观尺寸、抗压强度、抗弯拉强度等指标进行检验，符合要求后方可投入使用。

图1 预制U型板桩断面图

图2 预制U型板桩平面示意图

2.2 吊装及运输

吊装及运输前，应检查设备是否符合U型板桩吊装设计要求，同时所使用钢丝套索均要做相关力学实验。板桩强度一般在达到70%时方可吊装（设计有要求时按设计），强度达到90%时方可外运，强度达到100%时方可施打。在U型板桩的吊装、运输及堆放过程中，应保持轻吊轻放，严禁抛掷，运输过程应码放牢固，防止碰撞、跌落。吊运时应保持平稳，吊装时应使钢丝绳套的受力方向在30°以内，U形板桩吊运轨迹下方严禁站人。

2.3 沉桩工艺流程

沉桩过程中，各施工工序应连续进行，其工艺流程如图3所示。

图3 沉桩流程图

2.4 施工方法

沉桩前，依据设计文件里地勘报告对设计区域的地质情况进行复核，同时对施工作业人员进行必要的施工技术交底工作，使现场施工技术管理人员明确各种工况情况下桩基施工设备的使用选择及注意事项，明确板桩的施工顺序及对附近构筑物的施工影响，满足各方质量技术和安全要求。

2.4.1 施工测量

在沉桩施工前，复核现场的原始地形地貌和基准点平面位置坐标，布置施工测量控制网，测放控制基线，并按时对基准点进行三维复核测量以保证测量精度。根据控制基线确定施工区段所采用打桩设备（旱地施工或水面施工），对沉桩施工区段进行分区点位放样。每测设一点，可用钢管或竹竿打入原滩地，并设置标志旗。

2.4.2 安装导向架

依据桩基设计区域地质勘探报告及原始地形地貌测量情况，清理桩基设计区域绿植、孤石或河底块石至一定范围，确保施工现场满足桩基沉桩要求。旱地施工根据测设基线开挖基槽，基槽开挖深度为设计桩顶标高以下50cm，并布置排水边沟，整平施工场地以便机械行走，确定首根桩施打u型桩；水面施工则应根据测放基线，利用水面施工机械先行施工安装导向架，再确定首位桩进行施打，其导向架具体施工步骤如下进行。

①浮吊船航（拖）行至指定位置下锚固定，运输船靠舶浮吊船，检查钢丝绳、导向架的吊点后，悬挂钢丝绳，由专人指挥起吊作业。

②打设导向桩：采用GPS进行定位，同时2台全站仪辅助控制导向桩轴线方向和垂直度，待导向桩自沉后，进行锤击或静压沉桩。

③在板桩沉桩前依据方向架设导向架，采用工字型钢导向架作为施打板桩的导向，导向架如图4所示。导向架固定完毕后，先测量导向架中心坐标，与待打板桩坐标核对后，再进行细部调整，直至满足要求，然后进行紧固。

④导向架由导向桩与导向梁组成，导向桩由2根钢管桩组成，当打入一定数量的U型板桩时，导向桩可变成由一根已打好的工程桩和一根辅助桩组成，沉桩初期导向梁采用2根12m长的25a#工字钢焊接在钢抱箍上组成，通过在导架上增设限位梁滚轮与手扳葫芦使U型板桩紧靠。

图4 导向架示意图

2.4.3 取桩

预制U型板桩场地比较固定，为便于U型板桩堆放、运输、减少破损，板桩预制时均需设置吊装结构，U型板桩预埋吊环采用暗吊钩+钢丝套索组合结构，钢丝套索套在暗吊钩内。钢丝套索由镀锌钢丝绳和铝制绳套组成，必须满足吊装安全要求，单支钢丝绳及绳套组合构件的抗拉力不得小于单支暗吊钩的抗拉力。施工时根据场地情况分别用陆运或水运将板桩运至施工场地，选择打桩机或船载打桩机进行吊装及沉桩。

2.4.4 入导向架

板桩采用单根施打的方式，由专门人员指挥起吊设备起吊预制U型板桩，施工操作人员严格按指挥人员指示将板桩吊入导向架内，由水上打桩船（在驳船上架设静压机或打桩机）或陆上打桩机进行静压或锤击。当打入第一根预制U型板桩后进行第二根预制U型板桩入导向架施工时，因其采用预埋式止水胶条，在入导向架时，必须使阴阳榫口紧密对接，确保桩间接缝结合紧密。

2.4.5 定位压紧

开始沉桩前，应对首根桩的位置进行精确的定位，因为桩身之间的连接标准是紧密对接，所以第一根桩的位置确定后，后续板桩的平面位置也就确定了，同时首根桩的垂直度在沉桩的过程中宜时时监测，确保满足设计要求，连续施工。整个板桩沉桩过程，用全站仪控制板桩的垂直度，用手扳葫芦拉动限位梁滚轮进行调整平面位置。

2.4.6 锤击沉桩

①在确认桩位准确无误后，利用桩身自重先进行自沉。

②当桩身停止自沉后，利用桩锤进行压载下沉，压锤后待桩稳定，使桩、锤、导向架三者的中心线在同一轴线上。

③当桩身停止下沉后，开锤施打，为防止出现溜桩现象。初打时，宜采用较低落距轻击桩顶数锤，测量人员要随时观测桩体偏位情况，根据U型板桩的偏位情况调整限位装置的松紧程度，保证桩身垂直下沉，待桩体下沉到一定深度的土层以后再进行全距施打。

④加强对沉桩施工过程的观测，如桩位编号、打桩时间、沉桩过程中的锤击数、相应贯入度及桩身入土深度和桩尖进入持力层深度；通常情况相邻桩基施工的各项技术参数应相差不大，如遇异常情况如贯入度巨变或严重回弹应查明原因，并采取相应的有效措施，处理后方可继续沉桩。

⑤沉桩时采用重锤低击的方法，同时应控制锤击的间隙时间不宜过长，保持沉桩的入土速度均匀，这样能够有效地减少桩身与土层之间的摩擦应力，从而减少沉桩的困难度。柴油锤正常打桩时，落距宜不超过1.8m。

2.4.7 调整偏位

根据护岸工程的边线设计，U型板桩施工边线水陆交替，灵活多变，陆基施工桩基平面位置控制较水面施工容易。因水面施工可视性差，无法看到桩入土情况。但无论是陆基施打或是水面施打，沉桩施工定位的关键均是在自沉或压锤的时候，此时如发现板桩偏移位置较大，则必须将桩身拔起重新调整定位，以保证桩位符合设计要求。

2.4.8 下一根桩

单根施打的方式，在打下一根桩进行入导向架时，必须使板阴阳榫口紧密对接套榫插入，保证板桩与板桩间形成一个整体。打好一排U型板桩后，重新插打下一排U型板桩的定位型钢，打桩船将导向架平行吊起、前移至下一位置施打下一排U型板桩。

3 质量控制措施

本工程预制U型板桩的施工属堤防护岸工程施工的隐蔽工程，其板桩的设计依靠阴榫阳榫锚固相连，使得一排桩形成一堵地下连续墙，承担外部防水流冲刷及内部防土体渗漏的功能。因此对预制U型板桩的施工质量控制关键是板桩的预制生产质量及如何精准的对每根桩进行三维定位。施工中应着重控制如下几点。

①原材控制：施打前建设各方联合对预制板桩成品的质量进行检验验收。

②试打实验桩：试桩期间及时分析施工参数和施工工艺，并留下记录。

③轴线控制：打桩前进行系统的轴线复合，板桩轴线偏差应控制在20mm以内。检查和调整夹桩装置，以保证桩轴线符合要求，防止板桩脱榫。

④垂直度控制：用2台经纬仪校正和监控桩身垂直度。沉桩垂直度允许偏差控制在1%以内。打桩开始至入土2m时，发现偏斜应及时停机调整，如有可能，应把桩拔出，清障回填后重新沉桩。桩体严重倾斜时，应将桩拔出，用钢桩定位，再将桩重新沉入。

⑤高程控制：桩尖位于软土时，以标高控制为主，桩顶允许偏差应控制在-50～+100mm范围。板桩施打至接近规定标高时，应调节振动锤的参数来控制震动的频率及力度，以保证桩顶高程符合设计要求。

⑥桩基允许偏差

垂直于板桩墙轴线方向平面位置允许偏差为±50mm；

垂直于板桩墙轴线方向垂直度允许偏差为10mm；

沿板桩墙轴线方向垂直度允许偏差为15mm；

桩尖高程允许偏差为±100mm；

板缝间缝宽允许偏差为25mm。

4 安全管理措施

①施工前，要先检查吊机的各项安全性能是否符合要求，比如吊机的提升装置、电器设备、行走装置、回转装置、静负荷试验、动负荷试验、以及打桩锤的安全装置等是否安全可靠。

②在安装钢导向架、吊桩或吊振动锤、移动吊机船时，吊机吊臂下方严禁站人。

③作业人员要做好个人防护措施，要正确佩戴安全帽，高处作业人员应系好安全带，水上作业人员应穿好救生衣。

④在桩过程时，必须要保持信号工指挥清晰、信号统一。

⑤当达到6级以上风力时，要停止打桩作业，同时打桩锤要放至在平整坚实的地面上。

5 结语

①工厂化预制U型板桩，采用成套定型钢模板，实现了U型板桩人工抹平工作机械化、自动化，且预制速度快，质量保证率高，减少了生产过程中的安全隐患，能够生产出规格标准的U型板桩，方便后期施工。

②预制U型板桩采用独特的U型截面设计，结构形式等效工字型结构，配以高强预应力钢棒，增强了与混凝土握裹力，具有高强度韧性、低松弛性、良好的可焊接性等特点，较普通的预制混凝土板桩具有良好的抗弯、抗剪性能，较地下连续墙等围护结构工艺更简单、成本更低、施工速度快、挡土面积大。由于工字钢的约束作用，板桩沉桩后，相邻板桩之间的相对位置及止水效果较好，工序简单，无需接头或注浆工序，节省了工期及施工设备。

③通过止水条与T型槽段的组合，相邻板桩联接整体性和止水效果好，利用导向架可以有效减少桩的平面扭曲度和提高打桩的效率。成型后的U型板桩垂直度与位移变形小，对于边坡、浅基坑维护抗裂、抗渗、止水效果好，整体稳定性高且外形美观。