预制板桩在海河堤岸改造工程中的应用

　　摘要：钢筋混凝土预制板桩是天津海河堤岸改造工程示范段古文化街段护岸的主要地下结构形式，本文简要介绍预制板桩的成槽、插板施工工艺和施工过程中的质量控制及取得的效果。

　　关键词：预制板桩;堤岸改造;工艺

　　1工程概况

　　天津市海河综合开发堤岸改造工程是落实市委八界三次会议提出的关于“大力发展海河经济，把海河建成独具特色、国际一流的服务性经济带、文化带和景观带”的精神而组织实施的天津市重点工程，是海河两岸综合开发的重要组成部分，也是为把海河打造为“世界名河”的关键工程。

　　该段海河堤岸改造工程位于古文化街，狮子林桥与金汤桥之间，海河右岸张自忠路侧堤岸，全长642延米。该工程段前沿地下结构主要由两部分组成：护岸段预制板桩和码头段现浇钢筋混凝土地连墙。预制板桩有两种规格：从狮子林桥到拟建码头段有53块板桩，尺寸为：7650×1000×300mm;从拟建码头到金汤桥有319块板桩，尺寸为：10650×1000×350mm;板桩高均为+0.15m。

　　该工程板桩成槽与施工地连墙成槽基本相同，成槽前需浇筑导墙，而板桩的安装定位与以往施工的板桩有所不同。板桩顶标高为+0.15m，导墙顶标高为+1.40m，即板顶离导墙顶面1.25m，板顶不露出水面，板桩安装定位比较困难;此外，由于该施工段地层松软，单块板桩重约10T，板桩安装后沉降量的控制也是一个问题。因此，施工中采用特制的导向架来控制板桩准确定位，通过预留沉降量和沉降观测来控制板顶高程。

　　2、工程地质条件

　　该施工段原地面标高为+4.00m左右，从+4.00m～-14.00m，第一层为杂填土，层厚0.60～1.80m;第二层为素填土，层厚1.70～4.20m;第三层主要为分质粘土，层厚1.40～3.80m，局部为淤泥质粘土或淤泥，层厚2.20～6.40m;第四层为粉土，层厚1.2～9.60m;第五层为粉质粘土，层厚2.70～7.00m。施工断面地表原护岸浆砌块石及杂填土已清除换填，回填土深度为2.00～4.00m，土质松软。地下水位约+1.60m，施工期间海河水面标高约+0.2m。施工场地平面高程与导墙顶面标高相同即+1.40m。

　　3、现场应用主要工序及参数

　　3.1成槽

　　3.1.1工艺特点：本工程板桩成槽工艺采用“气举反循环”成槽施工方法，双钻抱管(喷导管)钻孔成槽，冲击钻修槽。具有成槽速度快，泥浆置换、沉渣清除彻底，喷导管导向垂直度高、槽面平整等优点。

　　3.1.2单套成槽设备组成：QZ-80潜水钻机2台(功率22KW/台)、成槽架1付(2台卷扬机总功率24KW)、空气压缩机1台(功率45KW/台)、3PN泥浆泵1台(功率22KW/台)、喷导管1根(Æ273mm、14.5m/根)、钻头2个(Æ500mm)、冲击扩孔钻头1个(宽655mm)、泥浆渣斗2个(5m2/个)。

　　3.1.3工作原理：双钻潜水钻机动力在槽底，开启电源后，钻机转动，钻头回转切削土体，钻机高速转动使粘土与水搅拌形成自然护壁泥浆，大块渣土沉到槽底，钻架上的卷扬机通过钢丝绳提升潜水钻机沿喷导管上的滑道上下滑动，进尺和提升钻机;喷导管起到潜水钻机的导向作用，同时也是泥浆、渣土、高压空气的通道;空压机产生的高压气体通过高压风管进入喷导管内的风道，传到管底口，由于喷导管气管底口内外液面压差作用，高压空气在管底形成真空负压，将泥浆及槽底能通过喷导管的渣土吸入管内，喷出管口，流入成槽机前的渣斗中，渣土沉积在渣斗中，泥浆流回导槽中循环往复使用，渣土用车外运，3PN泥浆泵往导槽中不断补充泥浆和水，保证泥浆循环。每钻到底后，提钻并提起喷导管，再沿导墙上的成槽机轨道移动成槽机，钻与钻之间重叠200mm，钻孔最窄的位置也必须保证400mm厚，一钻接一钻完成单元段;单元段钻孔完成达到设计深度后，换下潜水钻机，换上冲击钻头(捣子)，用钻架上的卷扬机提升、下降捣子，沿喷导管上的滑道上下滑动，冲击修整槽壁，由于钻头直径为500mm，最窄的位置也有400mm厚，板桩厚度为350mm，不需要扩孔，板桩也能下到槽底。因此，冲击钻只需修整至导墙顶以下1.60m深度范围，保证导向架能顺利安放即可。冲击修整槽壁的同时，利用喷导管清除槽底沉渣，并置换槽内泥浆。

　　3.2插槽

　　3. 2.1验槽：当插板的单元槽段的深度、宽度、泥浆比重、沉渣厚度符合设计与规范要求并经验收合格后才能进行插板。

　　3. 2.2导向架安装：导向架为钢结构件，作用是保证预制板桩的位置与稳定，用吊车起吊将导向架两端的端线对准导墙上的划分单元段的钢筋标记，垂直并贴陆侧导墙安放导向架，靠河侧用30mm厚的木楔将导向架与导墙挤紧，并在导墙上用手电钻钻眼，安装销钉，将导向架固定。

　　3. 2.3板桩安装：用50T履带吊车主副钩水平起吊板桩，空中换位，待板桩垂直后，由主钩吊板桩顶端吊环，人工扶正，对准导向架板孔，贴导向架河侧垂直下插板桩，下插到位后，用担杠将板桩担在导墙上，再通过吊环起吊板桩，摘掉钢丝绳，担杠穿过吊环担在导墙上的垫块上(垫块厚度50mm)，固定板桩。垫块起到预留沉降量的作用，其另一用途是便于板桩稳定后，撤除担杠和吊环，进行下一根桩的吊装。板桩在插入导槽前要将水平起吊的4个吊点钢筋割掉，切口处要用乳化沥青涂抹防腐。

　　3. 2.4回填碎石：板桩调整就位后，立即回填板与槽壁之间的缝隙。用四六分碎石回填，使板与槽壁间被碎石和泥浆填满，有利于板桩稳定。回填碎石前应先将板与板间的槽孔用水泥袋封堵，防止碎石掉进板缝间的凹槽孔中。

　　3.2.5灌注板缝混凝土：回填碎石板桩稳定后，拆除导向架，累计安装完50块板左右，进行一次集中灌缝。灌注前先将槽孔中的水泥袋拔除，然后将与槽孔吻合的布袋用竹竿捅到槽孔底，再向布袋内灌注C20细石混凝土。

　　4、质量控制

　　4.1成槽

　　4.1.1轴线控制：成槽机轨道轮轮距为2.0m。轨道铺设时，用经纬仪放出轨道中心线的控制点，然后根据控制点铺设成槽机轨道，以保证成槽机中心线与板桩轴线一致。

　　4.1.2垂直度：浇筑导墙时，固定导轨的预埋铁件用水准仪抄平，铺设成槽机轨道时也要保证前后轨道标高一致，施工时还要随时用磁力线坠检查成槽机的垂直度，以保证成槽机处于垂直平稳状态。

　　4.1.3槽深：用测绳和钢卷尺测量槽深和沉渣厚度，沉渣厚度小于200mm。

　　4.1.4泥浆比重：该施工段地层主要为粉质粘土、粉土和淤泥，粘土含量较高，采用原土自然造浆基本能满足要求，在新回填土区域作业时，加入适量膨润土，成槽过程中泥浆比重可以控制在1.25左右，钻孔成槽达到设计深度后，修整槽壁时置换泥浆，保证插板时泥浆比重小于1.2。

　　4.2插板：

　　4.2.1轴线控制：导墙内宽为680mm，导向架外皮宽度为655mm，两者相差25mm，安装导向架时靠陆侧贴导墙壁安放;板桩厚度为350mm，导向架内宽为375mm，相差25mm，安装板桩时板桩靠河侧贴导向架安放，这样，可以将轴线偏差尽量减少。

　　4.2.2板缝控制：设计要求板桩间缝宽为25mm，允许偏差为25mm。板桩宽度为1000mm，导向架格板间净宽为1015mm，格板厚度10mm，因此，板桩间缝宽控制在25mm～40mm之间，即最大偏差为15mm。

　　4.2.3板桩高程控制：板顶标高+0.15mm，导墙顶标高+1.40m，担杠方钢厚度0.08m，担杠顶标高+1.48m，因此吊具总长1.33m，板顶焊接的挂环和穿担杠的吊环总长也为1.33m，以保证板顶的设计标高。

　　5、实际效果

　　板桩施工结束后，经开挖验收板桩施工质量，全部满足设计与规范要求，而且，由于利用导向架能够方便有效地对板桩进行定位，不但很好地保证了工程质量，还大大提高了施工进度，平均每台设备一天能安装20～30块板桩，取得了较大的经济效益。