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淺談U 型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁在鴉雀尾水利樞紐工程中的運(yùn)用
來(lái)源：《工程管理前沿》2015年第7期供稿 |作者：王洪俊發(fā)表時(shí)間： 2015-5-26
[導(dǎo)讀] 由于U 型板樁采用工廠化生產(chǎn)，在設(shè)計(jì)完成后可根據(jù)設(shè)計(jì)需求定制和生產(chǎn)，且施工工藝簡(jiǎn)單，施工速度快。
王洪?。ㄖ猩绞兴娍睖y(cè)設(shè)計(jì)咨詢有限公司 廣東 中山 528403）
摘要：“U 型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁擋墻”屬于新技術(shù)，在中山屬首次使用。本文通過(guò)其在實(shí)際工程（鴉雀尾水利樞紐工程）中的運(yùn)用，分析其優(yōu)缺點(diǎn)及注意事項(xiàng)，希望能對(duì)類似工程的設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：U 型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁 支護(hù) 鴉雀尾水利樞紐工程

前言隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展，人們的居住地逐漸的趨向于密集化，尤其是在廣東，這個(gè)擁有著龐大的人口基數(shù)，在有限的土地資源上，聚居密集程度尤為突出，因此，在水利工程建設(shè)中，盡量減少工程占地，減少對(duì)周邊土地的擾動(dòng)，選擇最優(yōu)的岸坡支護(hù)形式也成為了設(shè)計(jì)中的重難點(diǎn)之一。直立式護(hù)岸結(jié)構(gòu)在水利工程中可最大程度的減少拆遷量、減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，成為水利設(shè)計(jì)中不可缺少的布置方案，而U 型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁擋墻作為直立式護(hù)岸中一種新型的預(yù)制混凝土擋土結(jié)構(gòu)，憑借著易于施工、質(zhì)量可靠、耐久性強(qiáng)、美觀等特點(diǎn)也越來(lái)越多的受到大家的關(guān)注，本文通過(guò)具體的工程實(shí)例來(lái)介紹U型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁在護(hù)岸工程中的運(yùn)用，希望能對(duì)對(duì)類似工程的設(shè)計(jì)提供借鑒。
一、工程概況中山市阜沙鎮(zhèn)鴉雀尾水利樞紐位于中山市阜沙鎮(zhèn)五鄉(xiāng)聯(lián)圍阜沙涌下游，距阜沙涌與雞鴨水道交匯處上游約1.0km 處，是一座集排洪、排澇、防洪潮、灌溉及通航于一體的水利樞紐工程，是五鄉(xiāng)聯(lián)圍重要骨干工程，主要擔(dān)負(fù)著聯(lián)圍的防洪（潮）、排澇和灌溉等重要任務(wù)。
原鴉雀尾水閘和船閘限于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，經(jīng)幾十年運(yùn)行，工程老化、損壞嚴(yán)重，雖經(jīng)過(guò)幾次加固，但仍不能滿足阜沙涌排澇及通航要求，需按照新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水閘和船閘分別進(jìn)行重建和加固。根據(jù)《中山市阜沙鎮(zhèn)鴉雀尾水閘安全鑒定》（2012 年5月）安全鑒定結(jié)論，確定鴉雀尾水閘為四類水閘，存在嚴(yán)重的安全隱患，需要拆除重建。
重建鴉雀尾水利樞紐工程布置由右岸向左岸依次為船閘、水閘和泵站，其中船閘在原址重建，水閘位于樞紐工程的中心位置，由現(xiàn)狀中心島開(kāi)挖興建，泵站布置在原水閘閘址。為避免水流干擾，水閘與泵站之間設(shè)有中心島。受施工工期及工程造價(jià)限制，在保證工程安全的前提下，對(duì)兩岸護(hù)岸及中心島圍護(hù)形式的選擇成為設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)，根據(jù)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程實(shí)際施工需求，本文通過(guò)對(duì)中心島護(hù)岸形式做以下介紹。
二、護(hù)岸形式設(shè)計(jì)1、方案比選根據(jù)施工方案設(shè)計(jì)，第一期施工主要完成船閘、水閘部分，利用原有水閘導(dǎo)流,；第二期施工主要完成泵站水下部分，利用船閘導(dǎo)流；因此設(shè)計(jì)將中心島的永久支護(hù)護(hù)岸與臨時(shí)圍堰相結(jié)合，共同形成封閉圍堰，為船閘、水閘及泵站的基坑開(kāi)挖及主體結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造條件。中心島護(hù)岸形式采用直立式護(hù)岸結(jié)構(gòu)，常用的直立式護(hù)岸結(jié)構(gòu)有直立墻和支護(hù)樁等形式，直立墻是一種非常成熟的施工工藝，該擋墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，施工工藝簡(jiǎn)單，但施工時(shí)需開(kāi)挖土體，且墻后開(kāi)挖面較大。如中心島護(hù)岸采用直立擋土墻結(jié)構(gòu)，則需為其設(shè)置臨時(shí)施工圍堰，由于中心島左側(cè)緊靠原水閘，在不影響水閘排水功能的前提下，建設(shè)臨時(shí)施工圍堰較為困難，加之擋墻底板坐落在軟弱土層上，需進(jìn)行地基處理。
期刊文章分類查詢,盡在期刊圖書(shū)館而支護(hù)樁式護(hù)岸則不需要對(duì)土體開(kāi)挖，可水上作業(yè)，施工工期較短，對(duì)周邊環(huán)境影響較小。因此采用支護(hù)樁式護(hù)岸成為該工程較為理想的解決方案。
常用的支護(hù)樁式護(hù)岸一般有板樁式擋墻和灌注樁排樁擋墻等，灌注樁排樁擋墻是一種較為成熟的護(hù)岸形式，施工時(shí)可避免大面積開(kāi)挖，且施工期振動(dòng)小，對(duì)周圍建筑物影響小，但樁基施工平臺(tái)工程量相對(duì)較大，設(shè)計(jì)樁身截面較大，在造價(jià)方面不經(jīng)濟(jì)；而板樁式擋墻材料采用預(yù)制混凝土板樁，其規(guī)?；A(yù)制生產(chǎn)，施工工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)方面較灌注樁排樁擋墻經(jīng)濟(jì)?，F(xiàn)有的板樁形式分為矩形板樁和U 型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁（以下簡(jiǎn)稱U 型板樁），而U 型板樁相比于傳統(tǒng)的矩形板樁具有強(qiáng)度大、美觀、易于施工、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。因此本工程中心島護(hù)岸形式采用U 型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁擋墻。
2、U 型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁簡(jiǎn)介1）、U 型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁是近年來(lái)剛剛開(kāi)始推廣和應(yīng)用的一種新型的預(yù)制混凝土擋土結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用U 型截面設(shè)計(jì)，盡可能的在節(jié)省材料的基礎(chǔ)上，保證結(jié)構(gòu)抗彎和抗剪的性能，增加截面擋土寬度，提高性價(jià)比，同時(shí)施工可以規(guī)模化預(yù)制生產(chǎn)，機(jī)械化水上施工，效率可以明顯提高，外觀整齊美觀，耐久性很高，具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。與普通混凝土矩形板樁擋土結(jié)構(gòu)相比，U 型板樁具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)較為明顯。與傳統(tǒng)的板樁相比，截面形式先進(jìn)，單樁擋土截面大，承載力高，比傳統(tǒng)板樁造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)性好。據(jù)初步測(cè)算，與傳統(tǒng)矩形混凝土板樁相比較可節(jié)省混凝土材料30%、節(jié)省鋼材一半以上。
（2）材料性能較高。U 型板樁采用“U”形結(jié)構(gòu)截面形式，增大了截面慣性矩，抗彎、抗剪性能顯著提升。
（3）節(jié)省工期。由于U 型板樁采用工廠化生產(chǎn)，在設(shè)計(jì)完成后可根據(jù)設(shè)計(jì)需求定制和生產(chǎn)，且施工工藝簡(jiǎn)單，施工速度快。
（4）施工范圍廣。獨(dú)特的U 型結(jié)構(gòu)，使得群樁成凹凸面布置，外形美觀。根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)條件可采用靜壓、振動(dòng)及振動(dòng)加高壓射水等施工方案，施工工藝較為成熟，易于控制排樁成型的質(zhì)量，同時(shí)擋土截面高于傳統(tǒng)矩形板樁。
2）、U 型板樁雖有較多的優(yōu)勢(shì)，但其局限性也較為明顯：（1）與周邊環(huán)境影互相響較大。施工時(shí)對(duì)進(jìn)場(chǎng)道路要求較高，施工機(jī)械所需工作空間較大；采用振動(dòng)等施工工藝施工時(shí)，對(duì)周邊較近的房屋及現(xiàn)有設(shè)施產(chǎn)生直接影響，易造成周邊設(shè)施的破壞。
（2）受預(yù)制工藝和運(yùn)輸影響，樁長(zhǎng)受到限制，一般不能超過(guò)15m。
由于目前U 型板樁還無(wú)法進(jìn)行接樁，對(duì)于需求樁長(zhǎng)較長(zhǎng)的工程，U型板樁無(wú)法滿足其要求。U 型板樁為預(yù)應(yīng)力板樁，樁身一旦破壞后將無(wú)法修復(fù)，因此對(duì)于U 型板樁的施工工藝要求較高，必須嚴(yán)格控制好施工參數(shù)。
3、支護(hù)方案設(shè)計(jì)U 形預(yù)應(yīng)力混凝土板樁擋墻，采用U-CS-450-Ⅰ型先張法U 形預(yù)應(yīng)力混凝土板樁，截面高度為0.45m，截面寬度為1.00m，樁長(zhǎng)為15.00m。板樁設(shè)計(jì)頂高程為1.00m，上部設(shè)C25 混凝土冠梁和擋土立板，冠梁截面尺寸為0.80m×1.20m，上部擋土立板頂高程2.50m，厚0.40m，高0.70m，頂部設(shè)花崗巖欄桿。兩排板樁冠梁之間采用C25混凝土拉梁連接，拉梁截面截面尺寸為0.80m×0.60m。為減小拉梁跨度和增加板樁擋墻的整體性，在拉梁中間部位設(shè)一縱梁，縱梁截面尺寸為0.80m×0.80m，采用U 形預(yù)應(yīng)力板樁基礎(chǔ)，間距6.00m，長(zhǎng)度為15.00m。為增加板樁擋墻的整體穩(wěn)定性，板樁擋墻墻前土體采用水泥土攪拌樁和高壓旋噴樁進(jìn)行加固，加固土體寬度為5.40m，深度5.00m。

三、結(jié)語(yǔ)U 型板樁擋墻是一種新型的支護(hù)形式，其耐久性好、強(qiáng)度大、施工快捷及外形美觀等特點(diǎn)，在鴉雀尾水利樞紐工程中該支護(hù)方案有效的解決了場(chǎng)地受限，且達(dá)到了縮短工期，節(jié)約工程投資等目的，得到各方單位的大力支持和推薦。但其自身的缺陷也不容忽視，需要在逐步的推廣和運(yùn)用過(guò)程中，不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改善其不足，使其在實(shí)際工程中得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)孫蓓.U 型預(yù)應(yīng)力混凝土板樁在直立式護(hù)岸工程中的應(yīng)用 中國(guó)水運(yùn)2013.07付明；趙輝；袁俊年；張繼芳；陳剛.U 型混凝土板樁在天生河泵站工程中的應(yīng)用 人們長(zhǎng)江 204.08中山市阜沙鎮(zhèn)鴉雀尾水利樞紐工程圖紙中山市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)咨詢有限公司 2014.09