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U形板桩的应用

发布时间:2016-07-07  浏览量:1993

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浅谈U 型预应力混凝土板桩在鸦雀尾水利枢纽工程中的运用
来源:《工程管理前沿》2015年第7期供稿 |作者:王洪俊发表时间: 2015-5-26
[导读] 由于U 型板桩采用工厂化生产,在设计完成后可根据设计需求定制和生产,且施工工艺简单,施工速度快。
王洪俊(中山市水利水电勘测设计咨询有限公司 广东 中山 528403)
摘要:“U 型预应力混凝土板桩挡墙”属于新技术,在中山属首次使用。本文通过其在实际工程(鸦雀尾水利枢纽工程)中的运用,分析其优缺点及注意事项,希望能对类似工程的设计提供借鉴。

关键词:U 型预应力混凝土板桩 支护 鸦雀尾水利枢纽工程


前言随着城镇化建设的发展,人们的居住地逐渐的趋向于密集化,尤其是在广东,这个拥有着庞大的人口基数,在有限的土地资源上,聚居密集程度尤为突出,因此,在水利工程建设中,尽量减少工程占地,减少对周边土地的扰动,选择最优的岸坡支护形式也成为了设计中的重难点之一。直立式护岸结构在水利工程中可最大程度的减少拆迁量、减少对周边环境的影响,成为水利设计中不可缺少的布置方案,而U 型预应力混凝土板桩挡墙作为直立式护岸中一种新型的预制混凝土挡土结构,凭借着易于施工、质量可靠、耐久性强、美观等特点也越来越多的受到大家的关注,本文通过具体的工程实例来介绍U型预应力混凝土板桩在护岸工程中的运用,希望能对对类似工程的设计提供借鉴。
一、工程概况中山市阜沙镇鸦雀尾水利枢纽位于中山市阜沙镇五乡联围阜沙涌下游,距阜沙涌与鸡鸭水道交汇处上游约1.0km 处,是一座集排洪、排涝、防洪潮、灌溉及通航于一体的水利枢纽工程,是五乡联围重要骨干工程,主要担负着联围的防洪(潮)、排涝和灌溉等重要任务。
原鸦雀尾水闸和船闸限于当时的经济技术条件,工程设计标准低,经几十年运行,工程老化、损坏严重,虽经过几次加固,但仍不能满足阜沙涌排涝及通航要求,需按照新的设计标准对水闸和船闸分别进行重建和加固。根据《中山市阜沙镇鸦雀尾水闸安全鉴定》(2012 年5月)安全鉴定结论,确定鸦雀尾水闸为四类水闸,存在严重的安全隐患,需要拆除重建。
重建鸦雀尾水利枢纽工程布置由右岸向左岸依次为船闸、水闸和泵站,其中船闸在原址重建,水闸位于枢纽工程的中心位置,由现状中心岛开挖兴建,泵站布置在原水闸闸址。为避免水流干扰,水闸与泵站之间设有中心岛。受施工工期及工程造价限制,在保证工程安全的前提下,对两岸护岸及中心岛围护形式的选择成为设计的重难点,根据工程设计经验,结合本工程实际施工需求,本文通过对中心岛护岸形式做以下介绍。
二、护岸形式设计1、方案比选根据施工方案设计,第一期施工主要完成船闸、水闸部分,利用原有水闸导流,;第二期施工主要完成泵站水下部分,利用船闸导流;因此设计将中心岛的永久支护护岸与临时围堰相结合,共同形成封闭围堰,为船闸、水闸及泵站的基坑开挖及主体结构施工创造条件。中心岛护岸形式采用直立式护岸结构,常用的直立式护岸结构有直立墙和支护桩等形式,直立墙是一种非常成熟的施工工艺,该挡墙结构稳定,施工工艺简单,但施工时需开挖土体,且墙后开挖面较大。如中心岛护岸采用直立挡土墙结构,则需为其设置临时施工围堰,由于中心岛左侧紧靠原水闸,在不影响水闸排水功能的前提下,建设临时施工围堰较为困难,加之挡墙底板坐落在软弱土层上,需进行地基处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而支护桩式护岸则不需要对土体开挖,可水上作业,施工工期较短,对周边环境影响较小。因此采用支护桩式护岸成为该工程较为理想的解决方案。
常用的支护桩式护岸一般有板桩式挡墙和灌注桩排桩挡墙等,灌注桩排桩挡墙是一种较为成熟的护岸形式,施工时可避免大面积开挖,且施工期振动小,对周围建筑物影响小,但桩基施工平台工程量相对较大,设计桩身截面较大,在造价方面不经济;而板桩式挡墙材料采用预制混凝土板桩,其规模化预制生产,施工工艺简单,造价方面较灌注桩排桩挡墙经济。现有的板桩形式分为矩形板桩和U 型预应力混凝土板桩(以下简称U 型板桩),而U 型板桩相比于传统的矩形板桩具有强度大、美观、易于施工、质量可靠、经济等特点。因此本工程中心岛护岸形式采用U 型预应力混凝土板桩挡墙。
2、U 型预应力混凝土板桩简介1)、U 型预应力混凝土板桩是近年来刚刚开始推广和应用的一种新型的预制混凝土挡土结构,该结构采用U 型截面设计,尽可能的在节省材料的基础上,保证结构抗弯和抗剪的性能,增加截面挡土宽度,提高性价比,同时施工可以规模化预制生产,机械化水上施工,效率可以明显提高,外观整齐美观,耐久性很高,具有明显的社会效益和经济效益。与普通混凝土矩形板桩挡土结构相比,U 型板桩具有以下优点:(1)经济优势较为明显。与传统的板桩相比,截面形式先进,单桩挡土截面大,承载力高,比传统板桩造价低,经济性好。据初步测算,与传统矩形混凝土板桩相比较可节省混凝土材料30%、节省钢材一半以上。
(2)材料性能较高。U 型板桩采用“U”形结构截面形式,增大了截面惯性矩,抗弯、抗剪性能显著提升。
(3)节省工期。由于U 型板桩采用工厂化生产,在设计完成后可根据设计需求定制和生产,且施工工艺简单,施工速度快。
(4)施工范围广。独特的U 型结构,使得群桩成凹凸面布置,外形美观。根据场地地质条件可采用静压、振动及振动加高压射水等施工方案,施工工艺较为成熟,易于控制排桩成型的质量,同时挡土截面高于传统矩形板桩。
2)、U 型板桩虽有较多的优势,但其局限性也较为明显:(1)与周边环境影互相响较大。施工时对进场道路要求较高,施工机械所需工作空间较大;采用振动等施工工艺施工时,对周边较近的房屋及现有设施产生直接影响,易造成周边设施的破坏。
(2)受预制工艺和运输影响,桩长受到限制,一般不能超过15m。
由于目前U 型板桩还无法进行接桩,对于需求桩长较长的工程,U型板桩无法满足其要求。U 型板桩为预应力板桩,桩身一旦破坏后将无法修复,因此对于U 型板桩的施工工艺要求较高,必须严格控制好施工参数。
3、支护方案设计U 形预应力混凝土板桩挡墙,采用U-CS-450-Ⅰ型先张法U 形预应力混凝土板桩,截面高度为0.45m,截面宽度为1.00m,桩长为15.00m。板桩设计顶高程为1.00m,上部设C25 混凝土冠梁和挡土立板,冠梁截面尺寸为0.80m×1.20m,上部挡土立板顶高程2.50m,厚0.40m,高0.70m,顶部设花岗岩栏杆。两排板桩冠梁之间采用C25混凝土拉梁连接,拉梁截面截面尺寸为0.80m×0.60m。为减小拉梁跨度和增加板桩挡墙的整体性,在拉梁中间部位设一纵梁,纵梁截面尺寸为0.80m×0.80m,采用U 形预应力板桩基础,间距6.00m,长度为15.00m。为增加板桩挡墙的整体稳定性,板桩挡墙墙前土体采用水泥土搅拌桩和高压旋喷桩进行加固,加固土体宽度为5.40m,深度5.00m。

三、结语U 型板桩挡墙是一种新型的支护形式,其耐久性好、强度大、施工快捷及外形美观等特点,在鸦雀尾水利枢纽工程中该支护方案有效的解决了场地受限,且达到了缩短工期,节约工程投资等目的,得到各方单位的大力支持和推荐。但其自身的缺陷也不容忽视,需要在逐步的推广和运用过程中,不断的总结经验,改善其不足,使其在实际工程中得到更广泛的应用。


参考文献[1]孙蓓.U 型预应力混凝土板桩在直立式护岸工程中的应用 中国水运2013.07[2]付明;赵辉;袁俊年;张继芳;陈刚.U 型混凝土板桩在天生河泵站工程中的应用 人们长江 204.08[3]中山市阜沙镇鸦雀尾水利枢纽工程图纸中山市水利水电勘测设计咨询有限公司 2014.09