预应力混凝土板桩在河道支护中的应用

预应力混凝土板桩在河道支护中的应用

在港口、河岸涂层、护土墙等项目中，通常使用钢筋桩、混凝土板桩或现有混凝土结构进行保护，但这些材料和部件的耐用性、耐腐蚀性和耐用性存在缺点。使用预应力混凝土板桩,可以很好的解决这些问题,同时在预制和打桩上也使用经济、施工方便。目前国内还未有预应力混凝土板桩方面的施工应用,现就根据在越南胡志明市绕禄-氏艺河道改造工程中大量使用的预应力混凝土板桩护岸施工经验,对预应力混凝土板桩的相关施工技术进行介绍。1板桩类型的确定本工程中预应力混凝土板桩外形尺寸主要是参照日本规范JISA5354—1993中相关资料来设计的,板桩预制为先张法施工,形状为波形(U形),如图1所示。板桩使用的是C60混凝土,并使用了抗硫酸盐的特种水泥,提高板桩的抗腐蚀性。不同板桩类型的宽度和厚度不一样,宽度一般有1246mm和996mm两种尺寸,根据厚度的大小,来确定板桩的类型。本项目共使用了6种板桩类型,具体参数和技术指标如表1所示。板桩一边中间设有凹槽,另一边中间有凸起,安装时可以保证板桩搭接紧密。板桩的长度根据现场具体的地质条件来设计决定,在本项目16000多根混凝土板桩中,最短的为12.9m,最长的为23.9m。板桩成片打入到设计位置后,桩顶再施工现浇混凝土盖梁,使板桩连接成整体的板桩墙。2射水机增加了工况板桩打入采用振动加射水的方法,每套板桩打桩施工设备基本配置如下:①履带式起重机1台,起吊重量50~100t;②振动锤1个,功率90~150kW;③射水机1台,压强12MPa左右,流量325L/min;④挖掘机1台,0.6m3以上;⑤发电机1台,功率200kW;⑥储水罐1个,为射水提供足够水量;⑦水泵1个,抽水到水罐,若有其他水源可不用水泵。起重机使用履带式行走,一般为50t以上,具体根据混凝土板桩的重量和长度来决定。如果采用在水中打桩,需要配备400t以上的驳船,吊车和其他设备停放在驳船上。振动锤一般要90kW以上,才能保证打桩顺利进行。根据混凝土板桩类型的不同,在板桩里预埋了4~8根射水管,射水管为钢管。桩头处射水管有部分丝扣,可以通过一个90°的变向钢接头与射水软管相连。板桩底部射水管连接一中间有小孔的螺母,以缩小出口水流的流量,增大射水压力,也可以防止打桩过程中有土颗粒堵塞射水口。射水机出口处接一分水接头,分出4~6根水管与板桩上的射水管相连。对于大型板桩,可以使用两台射水机来共同连接一根板桩,保证提供足够的射水压力。3预应力混凝土板桩打桩工艺流程根据现场的实际情况,可以采用在陆地上或在驳船上打入预应力混凝土板桩,打桩的基本工艺流程如下:场地准备、测量放线→开挖导架槽,安装导架→板桩检查、起吊并插入导架中→振动射水打入板桩到设计标高。3.1板桩运输合理1)平整打桩场地以满足设备行驶要求,所有设备就位并且状态良好,用电设备与电源连接好,保证用油设备油料充足,所有操作人员就位。2)板桩运输到现场并合理堆放,既要打桩时取桩方便,又不要影响打桩设备的移动和施工。打板桩前要对板桩进行通水检查,对板桩里射水管有堵塞和破损情况进行处理。3)根据设计桩位,由测量人员准确标出打桩控制线,并在打桩过程中进行监控。3.2板桩的结构特点导架的目的是保证打桩过程中桩位准确无误,并控制打入误差,保证板桩间紧密连接。导架由H型钢焊接而成,长约8m,中间槽的宽度比混凝土板桩的厚度大2cm左右,其结构如图2所示。安装导架前,应先根据地面标高、板桩顶标高以及振动锤夹嘴尺寸的相互关系确定出导架的安装标高,用挖机开挖导架槽以降低导架安装标高,并可在加振动锤前使板桩能直接插入土中一定深度而不至于倾倒。如图3所示,用吊车将T型钢桩打入土中,T型钢桩的作用是作为导架B端的支撑点。钢桩打入后,将导架吊起,导架B端固定在T型钢桩上,A端挂在已打入混凝土板桩并卡住。3.3射盐水情况导架安装完成后,起吊板桩插入导架中。起吊之前应先检查板桩质量是否存在缺陷,并将射水管连接到板桩顶部,开动射水机进行试射水,检查射水管是否畅通。上述工作完成后,在板桩顶部吊装孔内安装吊装钢棒并用螺栓固定牢靠,启动吊车将板桩缓慢吊起。板桩被吊起后,慢慢转动吊车将板桩插入导架中,辅以人工来控制桩头位置,将板桩紧靠已打入板桩慢慢插入,并通过绞紧导架上的钢丝绳使板桩紧贴已打入的板桩。板桩插入吊架后,一般在自重作用下,板桩会下沉几米自立于导架中,此时可卸下吊钩,夹上振动锤准备打桩。3.4发挥土体作用,减少桩土阻力,防土导架安装误差混凝土板桩的打入采用振动加射水的方法。板桩底部射出的高压水冲击切割土体,同时在桩顶振动锤不断振动的作用下将板桩慢慢沉入土中,如图4所示。射水在板桩打入过程中有着很重要的作用,高压射水通过桩底喷嘴射出,不仅能冲软颗粒土和软化黏土,降低桩底的阻力,而且大量的回水顺着桩体上冒,还能对混凝土板桩起到润滑作用,减少打入过程中土层的摩阻力。在混凝土板桩打入过程中,要控制好板桩的安装误差,并于已打入板桩紧密相接。通过拉紧导架上钢丝绳,使导架上木枋向板桩一侧抵紧,目的是使待打板桩和已打入板桩靠紧,保证板桩与板桩之间对接拼缝良好;同时,在板桩于已打入板桩间插入木楔予以调整板桩位置,控制板桩垂直度。另外,板桩底部外侧有一斜角,在板桩打入过程中产生的土体反力作用下,也有将板桩向前一根板桩靠紧的趋势。一台射水机一般可以接4~6根射水管,射水压强为10~12MPa。对于大尺寸板桩,为增强射水效果,装有8根射水管,可使用两台射水机联合提供高压射水,保证板桩打入顺利。4预应力混凝土板桩的继续使用1)板桩的混凝土质量一定要保证,尤其是桩头部分,否则在振动锤长时间振动过程中,桩头混凝土容易破裂,严重情况下会影响振动锤的继续使用,并也会对桩顶射水接头造成破坏,影响射水效果,板桩则无法打入到设计位置。2)打混凝土板桩前,尽量用