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        水力沖沉板樁在錢(qián)塘江堤防工程中的應(yīng)用

        2019-06-29 07:16:28
        關(guān)鍵詞:板樁工段水力

        章 潔

        (杭州市蕭山區(qū)浦陽(yáng)江流域管理處,浙江 杭州 311201)

        1 工程概況

        蕭山區(qū)圍墾外八至外十工段標(biāo)準(zhǔn)塘工程位于錢(qián)塘新區(qū)大江東北部江濱,與海寧市鹽官鎮(zhèn)一江之隔,工程西起外八工段排澇閘,東至外十工段排澇閘,全長(zhǎng)4.393 km。本工程主要建筑物標(biāo)準(zhǔn)塘為1級(jí),相應(yīng)防洪潮標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇,工程建設(shè)的主要內(nèi)容包括圍堰、丁壩等臨時(shí)工程及板樁垂直防沖、護(hù)坦、護(hù)坡、防洪墻、堤頂路面、內(nèi)河擋墻及綠化等永久工程。工程屬老堤加固,斷面結(jié)構(gòu)采用混合式,設(shè)計(jì)塘頂高程10.15 m、防浪墻頂高程11.15 m,上部直立擋墻(防洪墻)采用C30混凝土現(xiàn)澆;下部斜坡為40 cm厚C30混凝土現(xiàn)澆,坡比為1∶2.5,高程6.60 m、4.15 m處分別設(shè)2.5 m、1 m寬平臺(tái),護(hù)坡下分別為10 cm厚C15混凝土墊層、100 cm厚石碴墊層和400 g/m2機(jī)織無(wú)紡復(fù)合布一層;底腳垂直防沖采用鋼筋混凝土板樁+拋石結(jié)構(gòu),C30鋼筋混凝土板樁長(zhǎng)10 m,底高程為-9.12 m,上部與C30鋼筋混凝土框格梁相連,護(hù)坦頂高程1.50~1.38 m、寬8.1 m、厚50 cm,板樁外江側(cè)混合石料拋填、表層拋理大塊石,面寬10 m,工程標(biāo)準(zhǔn)斷面圖(見(jiàn)圖1)。工程的實(shí)施是大江東、臨江工業(yè)園區(qū)發(fā)展的需要,將有效提高區(qū)域防洪減災(zāi)能力,同時(shí)也將成為錢(qián)塘江南岸一道靚麗的風(fēng)景線。

        圖1 工程標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

        2 工程水文

        工程區(qū)河段處于錢(qián)塘江河口段中下游,下接尖山河灣,潮流和徑流作用均較強(qiáng),同時(shí)也是涌潮最壯觀的河段之一。鹽官(工程區(qū))歷史最高潮位7.75 m,歷史最低潮位-1.49 m,平均高潮位3.99 m,平均低潮位0.81 m,結(jié)合浙江省河口院對(duì)錢(qián)塘江河口設(shè)計(jì)高水位復(fù)核計(jì)算成果,本工程100年一遇設(shè)計(jì)高水位取8.59 m。另外工程區(qū)涌潮過(guò)處,流急勢(shì)猛,涌潮對(duì)海塘的破壞力極大,本工程項(xiàng)目附近鹽官觀測(cè)到的最大涌潮高度達(dá)2.0 m,涌潮瞬間最大壓力70 kPa。根據(jù)江道特征的分析,工程區(qū)百年一遇設(shè)計(jì)條件下工程區(qū)最低沖刷高程為-2.5 m。

        3 工程地質(zhì)

        老堤堤身主要由粉土素填土和塊石素填土組成,外側(cè)漿砌石護(hù)岸,堤外河床有厚度不等的拋石、碎石,呈不規(guī)則狀分布,其間局部混夾粉土及粉砂,內(nèi)坡種植草皮生態(tài)護(hù)坡。堤身粉土素填土經(jīng)過(guò)填壓,密實(shí)度較好,物理力學(xué)性質(zhì)良好,力學(xué)強(qiáng)度高,壩體邊坡基本穩(wěn)定,無(wú)滑坡、沉降、沉陷等不良地質(zhì)作用。場(chǎng)地土層劃分為5個(gè)工程地質(zhì)層,9個(gè)工程地質(zhì)亞層,分別為①-1:塊石素填土,①-2:粉土素填土;②-1:粉土,②-2:粉土,②-3:粉砂;③:淤泥質(zhì)粘土;④-1:粉質(zhì)粘土,④-2:粉砂;⑤粉質(zhì)粘土。

        4 板樁沉放施工

        作為垂直防沖的組成部分,板樁沉放也是重要的隱蔽工程,施工質(zhì)量控制的重要性可想而知。綜合本工程地理位置、水文和地質(zhì)條件,板樁沉放采用的施工方法是水力沖沉法,即用高壓水槍插入板樁的射水孔內(nèi)沖水,將泥沙外排,靠板樁自重下沉[2]。板樁沉放施工的主要步驟:板樁預(yù)制→吊運(yùn)→沖沉→糾偏→終沉→板樁兩側(cè)開(kāi)挖→縫隙處理。

        4.1 板樁預(yù)制

        C30F50預(yù)制鋼筋混凝土板樁在堤后護(hù)塘地上一次性預(yù)制,預(yù)制板樁采用定制鋼模板,鋼模板內(nèi)側(cè)涂刷脫模油。鋼筋綁扎完后再進(jìn)行模板安裝,模板與鋼筋之間設(shè)2.5 cm混凝土墊塊,混凝土由拌合機(jī)拌制,插入式振搗器振搗密實(shí),板樁制作允許偏差指標(biāo)(見(jiàn)表1),板樁橫斷面標(biāo)準(zhǔn)圖(見(jiàn)圖2)。

        表1 板樁制作允許偏差指標(biāo)列表

        圖2 板樁橫斷面標(biāo)準(zhǔn)圖

        為提高模板的使用效率,在板樁預(yù)制時(shí)采用隔倉(cāng)澆筑法進(jìn)行澆筑,具體施工工序?yàn)椋旱谝淮沃!谝淮谓壴摻?、安設(shè)吊環(huán)→第一次澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)至30%強(qiáng)度拆模、涂刷隔離劑→第二次綁扎鋼筋、安設(shè)吊環(huán)→第二次澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)至30%強(qiáng)度拆?!B(yǎng)護(hù)至100%強(qiáng)度→起吊、運(yùn)輸、堆放。

        4.2 板樁吊運(yùn)和堆放

        板樁用16 t履帶式起重機(jī)起吊,再用10 t半掛車(chē)運(yùn)到施工地點(diǎn),然后再吊入基坑內(nèi),為保證就位正確,吊裝采用兩點(diǎn)垂直起吊,板樁側(cè)面預(yù)埋吊鉤扣上鋼絲繩,人工拖拉板樁,使其就位迅速、準(zhǔn)確,吊裝時(shí)不致晃動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng),板樁安裝時(shí)應(yīng)使無(wú)吊環(huán)底面朝堤塘內(nèi)側(cè),以利于安裝就位固定、整體連接。板樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%時(shí)可在預(yù)制場(chǎng)內(nèi)水平吊運(yùn),達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%時(shí)可外運(yùn),達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%時(shí)方允許沖沉;板樁運(yùn)輸過(guò)程中擱置點(diǎn)和起吊點(diǎn)須在吊點(diǎn)位置,多層堆放時(shí)應(yīng)采用多支墊均勻堆放,各層支墊位置應(yīng)在同一垂直線上,不超過(guò)三層。

        4.3 板樁沖沉

        (1)清基、降水

        首先進(jìn)行測(cè)量放樣,采用挖掘機(jī)挖除沉放部位的拋石層。若板樁部位局部拋石底高程低于-2.0 m,則須加大開(kāi)挖深度至清除拋石為止。板樁軸線外側(cè)8 m的位置每隔4 m搭設(shè)深12 m的深井進(jìn)行降水。

        如今國(guó)家越來(lái)越重視對(duì)學(xué)生的教育,除了學(xué)習(xí)內(nèi)容傳授外,對(duì)于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng),也成為目前中小學(xué)教育的重點(diǎn)之一。在小學(xué)階段,除了德育課堂可以對(duì)學(xué)生素質(zhì)進(jìn)行培養(yǎng),在語(yǔ)文課堂教學(xué)中也可以融入核心素質(zhì)的培養(yǎng),通過(guò)一系列的課堂教學(xué)手段和精神滲透,來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生的素質(zhì)教育。

        (2)板樁軸線和高程控制

        根據(jù)業(yè)主提供的控制點(diǎn),測(cè)量人員先在每個(gè)施工區(qū)域的東西隔堤上用水泥樁定2個(gè)軸線控制點(diǎn)。施工放樣時(shí)先在板樁軸線的大概位置搭設(shè)龍門(mén)樁的豎向鋼管樁,然后用水準(zhǔn)儀測(cè)出板樁的頂高程并在豎向的鋼管樁上標(biāo)出,再根據(jù)高程搭設(shè)龍門(mén)樁的橫向鋼管,最后用全站儀放出板樁軸線的外口線,用紅油漆標(biāo)于橫向鋼管上。施工時(shí)拉一條施工線系在各個(gè)龍門(mén)架上,作為板樁沖沉?xí)r的軸線和高程控制線,用以保證板樁沖沉軸線順直、沉放豎直,在板樁沖沉過(guò)程中每天進(jìn)行復(fù)測(cè)。[3-4]

        當(dāng)板樁豎直插入架設(shè)好的導(dǎo)向圍囹內(nèi),吊裝縱、橫定位好后,經(jīng)檢查無(wú)誤,開(kāi)始沖沉。用高壓水槍(水槍長(zhǎng)度應(yīng)與板樁高度相適應(yīng),掛設(shè)在手拉葫蘆上,人工控制手拉葫蘆)插入板樁的射水孔內(nèi)沖射樁底泥沙,使泥沙往板樁邊擠出,從而使板樁慢慢下沉。[5]板樁開(kāi)始沉入土中時(shí)為保證樁身不發(fā)生傾斜移位,板樁仍用吊機(jī)施吊,當(dāng)板樁入土達(dá)到一定深度(按經(jīng)驗(yàn)為2 m以上)時(shí),將板樁脫離吊機(jī)掛鉤,用挖掘機(jī)校正后再進(jìn)行沖沉至設(shè)計(jì)高程。為保證各板樁間銜接緊密,板樁沖沉順序?yàn)橥归咎装奸?。板樁停止沖沉?xí)r立即用兩只1.5 t手拉葫蘆[6],以原板樁5根以上為支點(diǎn)從兩邊相互拉緊固定,防止下一根板樁沖沉?xí)r發(fā)生超沉或偏位現(xiàn)象,使板樁間的縫隙控制在允許偏差內(nèi)。如遇地質(zhì)變化,無(wú)法沖沉至設(shè)計(jì)高程時(shí),輔以外沖。板樁沉放后、混合石料回填前,樁背縫隙-3.0 m高程以上采用400 g/m2無(wú)紡?fù)凉げ贾辽?~3層塞縫,塞縫深度至少3 cm,以形成整體封閉。板樁沉放允許偏差指標(biāo)(見(jiàn)表2)。

        表2 板樁沉放允許偏差指標(biāo)列表

        5 板樁兩側(cè)混合料回填

        板樁兩側(cè)混合料采用自卸汽車(chē)運(yùn)輸,挖掘機(jī)及推土機(jī)鏟送到位。填筑塊石混合料時(shí),應(yīng)注意在板樁邊側(cè)拋石時(shí),不得使板樁發(fā)生傾斜、移位等現(xiàn)象。填筑的塊石混合料用推土機(jī)碾壓至密實(shí)。[7-8]板樁兩側(cè)回填塊石混合料時(shí),板樁內(nèi)外兩側(cè)塊石混合料均衡上升,高差不超過(guò)50 cm,防止偏壓引起板樁橫向位移。

        板樁外側(cè)采用大塊石理砌防沖,所用大塊石單塊重量須≥400 kg,且石料新鮮、質(zhì)地堅(jiān)硬,不得使用風(fēng)化石。大塊石理砌采用挖掘機(jī)勾砌的方法進(jìn)行層層堆砌。

        6 水力沖沉板樁在錢(qián)塘江堤防工程應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)

        (1)施工機(jī)械簡(jiǎn)單、受降雨等天氣影響微弱

        蕭山區(qū)圍墾外八至外十工段標(biāo)準(zhǔn)塘工程在板樁沖沉階段曾遇到2—3月份連續(xù)陰雨天氣,但由于施工機(jī)械簡(jiǎn)單、操作便捷,在前期已預(yù)制完板樁的基礎(chǔ)上,在沖沉階段施工進(jìn)度基本不受天氣影響。

        (2)施工效率高、可控性強(qiáng)

        蕭山區(qū)圍墾外八至外十工段標(biāo)準(zhǔn)塘工程分為2個(gè)標(biāo)段,每個(gè)標(biāo)段分為4個(gè)基坑作業(yè),線性工程基本都具有戰(zhàn)線長(zhǎng)的特點(diǎn),加之工程時(shí)間緊、任務(wù)重,這就要求各個(gè)單元工程要在短時(shí)間內(nèi)在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上,各施工面同時(shí)開(kāi)展作業(yè),水力沖沉板樁便具有施工效率高的特點(diǎn)。在施工機(jī)械和人員配備都到位的前提下,各個(gè)基坑內(nèi)板樁可以同時(shí)沖沉,先沖沉中間位置,后沖沉圍堰接頭位置,工程進(jìn)度可以提升很快,可控性強(qiáng)。

        (3)施工成本低

        水力沖沉板樁的預(yù)制采用定制鋼模,可以就近在護(hù)塘地上一次性預(yù)制完成,且脫模后鋼膜可以重復(fù)利用,在蕭山區(qū)圍墾外八至外十工段標(biāo)準(zhǔn)塘工程相鄰的幾個(gè)錢(qián)塘江堤防加固工程都是采用類(lèi)似的水力沖沉板樁,因此可大大節(jié)省施工成本。

        (4)水力沖沉板樁屬于靜力排土樁,因此可避免振動(dòng)對(duì)周?chē)ㄖ锏挠绊憽?/p>

        7 結(jié) 語(yǔ)

        通過(guò)施工人員的現(xiàn)場(chǎng)摸索、經(jīng)驗(yàn)總結(jié),監(jiān)理單位的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督和建設(shè)單位的技術(shù)指導(dǎo),目前在錢(qián)塘江河口段中下游已經(jīng)探索出一套水力沖沉板樁的施工經(jīng)驗(yàn)。蕭圍外八至外十工段標(biāo)準(zhǔn)塘工程水力沖沉板樁的成功應(yīng)用給之后的蕭圍東線、蕭圍北線等標(biāo)準(zhǔn)塘工程等垂直防沖提供有益的工程經(jīng)驗(yàn)。

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