沈旭鴻
摘 要:鋼板樁作為一種柔性、快捷、可重復(fù)利用的綠色建材,廣泛應(yīng)用于碼頭、船塢、水閘、圍堰支護等工程領(lǐng)域,有著較好的綜合經(jīng)濟效益。本文結(jié)合京杭運河蘇南段三級航道整治工程闡述鋼板樁護岸的適用范圍,并對設(shè)計、施工、防腐等方面進行分析。通過工程應(yīng)用為鋼板樁護岸在江蘇省干線航道網(wǎng)乃至長三角地區(qū)高等級航道建設(shè)中的推廣和應(yīng)用積累經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞:鋼板樁;航道;護岸
中圖分類號:U617.8? ? ? ? ? 文獻標識碼:A? ? ? ? ? ? 文章編號:1006—7973(2021)10-0136-03\
1引言
為貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀的要求,實現(xiàn)交通運輸行業(yè)可持續(xù)發(fā)展,構(gòu)建和諧環(huán)保、節(jié)能減排的內(nèi)河運輸環(huán)境將成為航道建設(shè)的必然要求之一。目前,國內(nèi)航道工程擋墻護岸的結(jié)構(gòu)型式普遍采用現(xiàn)澆混凝土、漿砌塊石等剛性結(jié)構(gòu),以抵御水流沖刷、船舶撞擊。隨著社會發(fā)展,航道工程建設(shè)與周邊生態(tài)環(huán)境、人文景觀相協(xié)調(diào),結(jié)構(gòu)盡量采用柔性結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念逐步得到推廣。鋼板樁在資源節(jié)約、經(jīng)濟適用方面較傳統(tǒng)的漿砌塊石、鋼筋混凝土護岸具有無可比擬的優(yōu)勢,作為一種柔性、快捷、可重復(fù)利用的綠色建材有著較好的綜合經(jīng)濟效益。
2鋼板樁護岸的適用性
京杭運河蘇南段北起長江諫壁口門,南至江浙交界的鴨子壩,全長約212km,是江蘇省干線航道網(wǎng)中重要的骨干航道,在運河上常年有大量船舶航行,是京杭運河上船舶密度最高的河段之一。隨著航道貨運量的增長,船舶運行繁忙,運河現(xiàn)有通過能力不足,且部分航段護岸出現(xiàn)了沖刷、坍塌等現(xiàn)象,更加影響了通航能力,為發(fā)揮國家水運主通道資源優(yōu)勢,江蘇省開展了全線三級航道整治工程。
京杭運河蘇南段部分段落兩岸房屋及廠區(qū)密集,采用傳統(tǒng)的護岸結(jié)構(gòu)型式需要開挖施工,施工周期長,對周邊環(huán)境影響大,且征地拆遷費用高。而鋼板樁護岸的利用有效地減少了工程周期,節(jié)省了土地資源,避免了社會矛盾,節(jié)約了工程總投資。在綜合考慮工程及征地拆遷費用的情況下,鋼板樁護岸在拆遷困難段具有明顯優(yōu)勢。
3工程方案的選擇及設(shè)計
3.1項目概況
京杭運河蘇南段原設(shè)計多采用重力式擋墻方案。某局部段落由于部分護岸后方廠房和房屋密集,采用傳統(tǒng)的護岸形式需要大開挖施工,征地拆遷難度大。
3.2工程地質(zhì)
項目所在河段流經(jīng)區(qū)域在地形地貌上屬于長江下游沖湖積平原工程地質(zhì)區(qū)太湖水網(wǎng)平原工程地質(zhì)亞區(qū),地勢寬廣平坦,地面高程▽4.0~▽6.0(1985國家高程基準),地勢總體比較平坦。運河沿岸多分布有民房和廠房,田間多分布有溝渠浜塘,河流縱橫成網(wǎng),素有“水鄉(xiāng)澤國”之稱。
地層巖性主要包括:1b填土(粉質(zhì)粘土含碎石,主要為原駁岸段填土);1-1粉質(zhì)粘土(灰黃、褐灰、黃灰色,可塑為主,中等壓縮性,部分為粉土或粉質(zhì)粘土混粉砂);2-1(粉質(zhì))粘土(灰黃色、褐黃色,硬塑,部分可塑,夾鐵錳結(jié)核,中等壓縮性);2-1a粉質(zhì)粘土(灰黃色、褐黃色,軟塑為主,中等壓縮性);3-1粘土、粉質(zhì)粘土(灰黃色、灰色,可塑~硬塑,中等壓縮性)。
3.3設(shè)計方案的確定
為確保計航道底寬、口寬及水深等斷面標準滿足三級航道整治要求,避免護岸后方房屋及廠房拆遷,減少對周邊生產(chǎn)、生活的影響。在方案比選階段,從經(jīng)濟及技術(shù)的角度出發(fā),根據(jù)設(shè)計目的考慮了鋼筋混凝土排樁墻、地下連續(xù)墻、預(yù)制板樁墻等多個方案。但是最終根據(jù)現(xiàn)場條件考慮到鋼板樁具有施工快捷、工期短、施工場地小對周邊道路出行及生產(chǎn)、生活影響小、安全環(huán)保、外形美觀等優(yōu)勢而最終選擇了鋼板樁+土層錨桿作為護岸設(shè)計方案。
3.4設(shè)計結(jié)構(gòu)型式
鋼板樁護岸采用U型鋼板樁+墻后土層錨桿的結(jié)構(gòu)型式。鋼板樁型號采用600寬冷彎U型鋼板樁,鋼材強度等級為Q345。在鋼板樁護岸頂部往下約2.5m位置,設(shè)置分散壓縮型預(yù)應(yīng)力土錨,錨桿間距為2.4米,錨桿與水平夾角為20°。
4施工
(1)打樁機械進場,施工完成鋼板樁護岸。鋼板樁施打時必須以兩端平面尺寸控制。打樁時宜根據(jù)鋼板樁的特性、土質(zhì)及周邊場地等情況選定經(jīng)濟合理的施工機械和施工方法。鋼板樁之間通過鎖扣咬合聯(lián)成整體,樁在打入前應(yīng)將樁尖處的凹槽口封閉,避免泥土擠入,鎖口應(yīng)涂以油脂、瀝青等止水材料。由于鋼板樁作為護岸直接暴露在外,故對其外觀要求較高,所以對鋼板樁的偏位、垂直度要求較高。施打鋼板樁要求樁頂水平偏差不得大于50mm,樁身垂直度不得大于1/320。同時完成鋼導(dǎo)梁焊接安裝施工。
(2)錨桿機械進場,施工完以錨桿中心位置,按照設(shè)計傾角鉆孔(鋼板樁及鋼導(dǎo)梁上亦需要開孔),并需要適當清孔。同時需要完成土錨錨桿(含注漿管)的加工與組裝。
(3)待錨桿加工完成后將其插入,并對鉆孔內(nèi)采用水泥砂漿進行注漿。砂漿用水泥宜采用采用中砂,硅酸鹽水泥不得低于42.5級,水泥的各齡期強度不得低于《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007中規(guī)定的數(shù)值。注漿壓力不宜小于0.4MPa。注漿管頭部需插入鉆孔,距孔底宜留有50~100mm的空隙,待孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時可以停止注漿,然后進行止?jié){密封裝置的注漿,注漿壓力≥2.5MPa。
(4)對錨固體進行二次高壓注漿。當首次注漿形成的水泥土強度達到設(shè)計強度后,方可開展二次劈裂注漿,注漿壓力應(yīng)≥0.8MPa。高壓注漿材料可采用純水泥漿,水灰比為0.45。二次高壓注漿時需將鉆孔口用水玻璃等材料封密實。
(5)施工完成鋼臺座及錨頭等構(gòu)件。當錨固體達到要求后對土錨進行張拉,采用循環(huán)加載方式進行張拉,起始荷載可取0.1~0.2倍的錨桿拉力設(shè)計值,逐級加載增量宜取0.15的錨桿拉力設(shè)計值。每級加載錨頭位移不超過0.1mm的情況下,方能進行下一級荷載的施加。當達到1.05~1.10倍的錨桿拉力設(shè)計值時,需要保持相應(yīng)荷載15min,之后才能卸荷至鎖定值,并對土錨進行鎖定。
5防腐處理
鋼板樁結(jié)構(gòu)有部分長期浸泡在水中,還有部分處于水和空氣的干、濕交替中,因此必須做好鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕處理。U型鋼板樁在水位變幅區(qū)臨水面采用噴鋅防腐,鋼板樁其余部位及鋼導(dǎo)梁等其他附屬金屬結(jié)構(gòu)面層需涂防銹漆及面漆各兩道。
6結(jié)論
通過工程應(yīng)用的實踐可知,與傳統(tǒng)重力式結(jié)構(gòu)相比,施工過程中鋼板樁護岸可以最大效果地減少后方房屋拆遷量,滿足了三級航道整治的要求。鋼板樁施工過程中,具有進度快、占用空間少,環(huán)境影響小的特點。鋼板樁護岸在京杭運河常州段三級航道工程中的應(yīng)用,為其在航道建設(shè)中的推廣和應(yīng)用積累了經(jīng)驗。
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