冷弯钢板桩航道护岸施工工艺
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【摘要】冷弯钢板桩是在由冷弯机组连续滚压成形，且侧面锁口可连续性搭接以形成一种板桩墙的钢结构体。文中笔者根据实际工程案例，针对冷弯钢板桩航道护岸施工工艺展开论述，仅供参考。
【关键词】冷弯钢板桩；航道护岸；施工工艺
冷弯钢板桩作为新型环保建材用于江苏航道护岸尚处初期阶段，目前在连云港盐河（灌南城区段）、连申线南通段、锡澄运河江阴段以及常州、镇江等航道护岸中已开始使用。目前使用较多的冷弯钢板桩主要有U型、Z型等型式，Z型钢板桩一般在工厂直接将2块联成1组（见图1）。
钢板桩施工一般采用锤击法、振动法和静压法。打桩设备通常选用高频振动液压桩机，可打、可拔、较方便根据土质情况配备引孔机。也可采用柴油锤、电动锤。在不允许有任何振动或施工作业面小于6m的作业环境中，可采用静压法，目前国际上主流的钢板桩静压植桩机SW-150型压入力150T，适用于500―600多种宽度桩型。
一、施工准备
1.1测量放样。在控制桩复测的基础上，按施工图纸放样，定出护岸前沿线。
1.2场地整平。首先应将施工场地予以整平，整平范围为护岸前沿线两侧分别约2m、10m，同时沿护岸前线开挖基槽，槽底高程比桩顶高程低50cm左右，槽底宽度2m左右。
1.3施工设备。打桩设备选用高频振动液压桩机，挖机1台、根据土质情况配备引孔机1台。
1.4现场管理。满足安全文明施工要求。
二、钢板桩施工工艺流程（见图2）
三、施工要点
3.1沉桩前的准备
1）钢板桩、机械设备进场。按设计要求选用冷弯钢板桩，出厂前按设计要求防腐处理。沉桩机械以日本“日立550”履带式挖掘机为母体，与台湾PCF400高频液力机械手组合设计而成，另配备一台挖机开挖导向槽及平整场地。2）沉桩场地要满足桩机安全平稳行驶及插桩的要求，不能满足时，需用挖机平整场地。3）对钢板桩进行质量检查，正向和侧向的挠度应符合设计要求，用锁扣检测工具对锁口逐根进行通过检查。4）有防渗要求的钢板桩锁口内的填充材料和填充质量应满足设计要求。5）采用GPS或全站仪对钢板桩中心线进行放样，布设控制点，通过控制点确定钢板桩锁口中心线，并沿中心线布设导向架，导向架用以控制钢板桩走向及垂直度。
导向架采用700×300H型钢拼制成具有较大刚度又方便移动的框架型钢结构，一次可插桩10m左右，两端设置700工字钢固定底座，入土6m，与底座焊接，防止导向架在沉桩过程中因机械手的振动而移动。导向架上安装固定钢板桩锁口的移动导梁，中间卡槽固定锁口位置，两端四个螺丝钉拧紧用来固定导梁。
3.2沉桩施工
1）前期对场地平整。并由测量人员采用GPS或全站仪对钢板桩中心线进行放样，布设控制点，并对钢板桩入土深度进行标识。
2）检查钢板桩防腐涂层破损情况，如发现破损，在施工前必须进行二次防腐处理。
3）打桩机在变幅范围内夹桩，系好安全绳后起吊钢板桩。
对好桩位后让桩自沉，调整桩的垂直度及倾斜度，若桩存在偏差，则拔起重新校正，确保桩位在允许偏差范围内，然后用导梁固定住锁口（见图3）。先轻微振动，待桩入土一定深度后，再加大振动力度，钢板桩每入土1m左右用水平尺测量钢板桩锁口垂直度和水平倾斜度，保证钢板桩的垂直度和水平倾斜度控制在允许偏差范围内（见图4）。钢板桩下沉至高于设计桩顶标高30cm左右。
4）方法一：逐根插入法，施工步骤顺序重复3）；方法二：屏风式打入法，首先将10～20根钢板桩成排插入导向架内，呈屏风状，然后再分批施打。施打时先将屏风墙两端的钢板桩打至设计标高，成为定位板桩，然后在中间按顺序分1/3、1/2板桩高度呈现阶梯状打入。
5）锤击过程中，保证锤、夹具、桩三者在一条直线上，以防桩的倾斜及变位。
四、施工技术保证措施
①做好施工前的技术准备工作，预测沉桩过程中可能出现的技术难题，对沉桩时可能出现的所有问题提前进行技术准备，确保施工顺利进行。
②分析土层地质特征，制定合理的施工工艺，在确保工程质量的前提下，努力提高作业效率，加快施工进度。
③施工过程中如发生桩停止下沉、沉桩困难等异常状况应暂停施工，待原因分析清楚、方案解决后方可继续施工。
④对地下管线分布情况进行整理和分析，对可能出现的各种管线及意外情况制定应急措施。
五、沉桩过程中出现的问题分析
钢板桩插打过程中存在着一些质量问题，如法向倾斜、带桩、轴向倾斜、地质条件较差沉桩困难等。
5.1法向倾斜
1）产生原因：
①钢板桩运输、堆放或起吊时发生变形；
②钢板桩施工时导向架发生变形；
③振动锤对钢板桩的打击力作用方向不垂直；
④地层软硬不均，造成桩下端扭转偏斜；
⑤大功率锤打入能力强，易使桩倾斜；
2）控制措施：
①检查钢板桩的外形尺寸，变形较大的钢板桩不予使用；
②经常检查导向架宽度，若有变形应及时调整；
③采用双层导向架，以更利于法向倾斜控制；
④打桩时应坚持用经纬仪从两个方向测量每一根桩的倾斜度；
⑤打桩过程中应经常上下活动钢板桩，应避免快速一次插打到位致使钢板桩下部偏转；
⑥打桩锤选择功率应适当，对易产生偏斜的地层和部位，应控制适当的打入速度，发现偏斜及时纠正。
5.2带桩
1）产生原因：在施工中可能发生先打入的钢板桩随后打入的钢板桩一起下沉的现象，这是因为相邻钢板桩的锁口没能完全对好，增加了相邻的桩的侧压力也增大了相邻钢板桩的摩擦力，当该阻力大于土层对桩的阻力时，先打入的桩就随后打入的桩一起下沉。
2）解决对策：①钢板桩下沉过程中如果发生带桩应当停止沉桩并向上拔出，拔出后重新对锁口，保证锁口垂直度减少锁口的摩擦阻力；②发生带桩时，可以将先打入的两个桩锁口部分焊接起来，使两个桩成为一体，增加下沉的阻力，避免把先打入的桩带的更低。
5.3轴向倾斜
1）产生原因：①振动锤的打击位置与已打入钢板桩锁口间的摩擦力作用位置不同，两者之间产生一力偶，使钢板桩向前进方向倾斜，如图5（a）；②钢板桩上部由于导向架的固定而呈直线，但下部却会因为地层软硬不均，或因钢板桩法向倾斜度不一致等原因而产生弯曲，使钢板桩在轴线方向上上部长度大于下部长度而向前进方向倾斜，如图5（b）；③作用于钢板桩上的土压力随深度增加而增大，钢板桩受到推挤作用而向前进方向倾斜，如图5（c）；④对易产生偏斜的地层和部位，打入速度过快，造成倾斜趋势加快。
2）解决对策：①施工过程中用水平尺对每根桩进行检查，保证垂直度和倾斜度；②在先插入的桩顶部割个方孔并用葫芦向反方向拉，这样可使钢板桩上部向后拉回一微小位移，同时可避免在打桩时带动前边已打入的桩一起向前进方向倾斜，如图6、图7（a）；③打桩时使振动锤的打击方向略微倾斜，如图7（b）；④打桩锤的功率选择应适当，适当放慢钢板桩的入土速度，钢板桩打入一定深度后向上提升一定高度再向下打，几次反复，以减小钢板桩下部的偏转和弯曲；⑤为减小锁口之间的摩擦力，可以在锁口上涂油脂；⑥当土层较硬时，可将钢板桩前端削成斜角，如图7（c），利用土层反力纠偏。
5.4地质条件较差沉桩困难。
1）产生的原因：①淤泥质粘土粘力太大，增加钢板桩的摩阻力。②锁口摩擦力。
2）解决对策：解决方法有二：一是浇水，在桩孔位注入适量水，使桩身与粘土湿润减少摩阻。二是引孔，方法1：将钢板桩拔出不套锁口向下打并向上拔出，反复几次使桩位形成一个桩孔，再套上锁口插下去，减小阻力；方法2：直接用引孔机引孔。
六、冷弯钢板桩沉桩的检验
①主要检验项目按《水运工程质量检验标准JTS257-2008》中2.5板桩与地下连续墙工程标准。②板桩沉桩的允许偏差、检验数量和方法见《水运工程质量检验标准JTS257-2008》中表2.5.2.5。
七、结束语
现代航道护岸需求的提高以及环保理念的应用等对航道护岸基础工程施工技术提出了新的要求。现代航道护岸施工中应更多的利用新技术、新材料提高施工效率与施工质量。同时，施工企业还要从自身技术管理水平、技术水平的的提升入手，实现施工技术控制与管理目标，保障航道护岸施工质量。
参考文献
[1]钱龙.伊犁河护岸防洪工程断面测量自动化系统的开发与应用探讨[J].中国水运（下半月），2012（11）
[2]柴鸿鹏.现代航道护岸工程施工技术控制与管理[J].水利工程建设资讯，2011.4.