摘要：在水利工程中，U形钢板桩因为具有受力性强、适用地质范围广以及明显的价格优势的特点，加之其能够大大降低工程拆迁规模，减小水利工程施工对周边环境的负面影响，故而一直备受推崇，被应用于很多的水利工程建设中。为此，本文以上海市西部地区流域泄洪通道防洪堤防达标工程为例，就其U形钢板桩施工技术进行了详细的研究和阐述，旨在为同类工程施工提供参考。
关键词：水利水电工程；U 形钢板桩；施工技术
一、工程概况
上海市西部地区流域泄洪通道防洪堤防达标工程（金山区惠高泾）二标段工程位于金山区廊下镇、吕巷镇，主要建设内容为新建桩号HGJE3+589.40-HGHE6+429.58（东段：薛家塘-横泾港）、桩号HGJW1+924.20-HGJW5+698.30（西段：邱移中心河-吕巷塘）的护岸、防汛通道、排水沟、人行步道及绿化等，工程具体位置如图1所示。
图1 工程位置示意图
本标段防汛通道共6.203km，包括机动车道及人行道两种型式，其中机动车道结构层采用素土夯实+砾石砂垫层（20cm厚）+水泥稳定碎石层（20cm厚）+乳化沥青稀浆封层（0.6cm厚）+中粒式沥青混凝土（6cm厚）+细粒式沥青混凝土（4cm厚），防汛通道宽为3m；人行道结构层采用碎石垫层（10cm厚）+C20素砼垫层（10cm厚）+干拌水泥黄砂（3cm厚）+彩色人行道透水砖（6cm厚）。
二、自然条件
2.1 地质、水文
本工程岸坡土层依次为杂填土；粉质粘土等。河流水面标高 2.07m～2.80m，最大潮位4.12m。
2.2 气象
金山区位于亚热带季风区，受冬夏大陆季风和海洋季风的交替影响，四季分明，日照充足，气候温和，雨水充沛，无霜期长。春季（3～5 月）天气冷暖多变，易出现连续阴雨天气。夏季（6～8 月），初夏梅雨明显，多阴雨天气，盛夏炎热湿闷，多雷阵雨。夏秋过渡期间常受台风和热带气旋的影响。秋季（9～11月）温差大，前期台风活动频繁，并兼有暴雨，后期秋高气爽，气温下降。冬季（12～2 月）雨日少，多北风，天气寒冷干燥。雨期集中在4～9 月，期间降水量占全年的70.3%。常年平均气温15.5°C，金山区多年平均降水量为1117.1mm，多年平均蒸发量为1252mm。
2.3 内外交通
本工程位于廊下镇及吕巷镇，施工进出道路主要为乡道及村道。与河道平行的主要有田阳路、金廊公路等；与河道垂直的有景邱路、向华路等，均与田阳路相交。在水运方面，大宗材料（如方桩）可通过惠高泾直接运送至现场，陆路可通过金廊公路、田阳路等到达现场。
三、工程重难点及应对措施
3.1 本工程设计图纸要求大部分新建堤防断面（TR38-1型）顺河围堰为利用老浆砌块石护岸，并在其迎水面打设钢管桩、内衬竹篱笆后填土，具体如图2 所示。故而，如何确保新建挡墙基坑开挖后（开挖深度在3.5m左右），围堰（老挡墙）的稳定性是本工程的重点也是难点。
图2 TR38-1型围堰示意图
解决方案：为此，根据本公司同类工程的施工经验，为了确保新建堤防的质量及工期，同时也为了确保汛期安全，工程在基坑开挖过半时在浆砌块石挡墙内侧增设一排4m钢板桩（间隔50cm）、待基坑开挖结束时在钢板桩内侧插入1.5m深度钢板，同时中间进行土方填筑。从先前的类似工程做下来效果良好。
3.2 工程拆迁较多，积极协调、配合拆迁工作，是工程顺利实施的保证。
解决方案：从现场踏勘情况分析，工程沿线有农户房屋、树木绿化、厂房围墙等障碍物，而工程的实施必须要有一定的工作面，所以要想保证工程按设计要求顺利实施必须对部分障碍物进行拆除。
因此，人员一进场，立即开展测量放样工作，划出施工必须的作业范围；对作业范围内的障碍物进行梳理，形成台账；及时报监理和业主单位，共同商议，积极取得当地政府部门的配合，逐项落实建筑物拆迁及树木绿化赔偿工作。
四、U型钢板桩施工技术分析
4.1 施工准备工作
（1）为保证坑内施工具有良好的效果，故而在进行施工作业前，工作人员要对场地进行全面的清理，要严格按照范围要求进行排水沟的开挖，同时还要布设集水井以及临时通道，然后再进行施工。
（2）在施工器械进入施工现场之前，技术人员应要在现场进行样桩以及控制桩的测放工作，同时，建设、设计以及监理等单位还应该再次对桩位进行测量，以最大程度的保证桩位不会出现偏差。
（3）在基准线处将桩基轴线进行拉出，要将水准点位置进行严格控制，一方面要使其在打桩的附近地区，另一方面还要保证水准点位置不会受到打桩工序的影响，对于水准点的位置来说，一般不少于两个。
（4）要对进入到施工现场的成品进行全面严格的检查，并在检验后做好记录，对于没有通过检查的成品，不得使用，只有检测合格后，方可投入工程进行使用。
4.2 技术准备工作
在进行施工操作前，施工单位的管理人员应首先要对工程涉及的相关规范以及标准的文件进行掌握和学习，并要对施工图纸进行全面详细的分析，做好工程施工技术交底工作和施工组织设计的完善工作，要保证对施工技术进行科学制定的基础上，不断完善各项施工管理制度以及工程各项安全交底工作，以有效保证工程的施工作业能够得到良好的开展。
4.3 U型钢板桩施工技术
本工程所用热轧U型钢板桩的规格为400×170×15.5，桩长12m，桩底标高为-9.14m，打桩机在岸边施工。U型钢板桩在高程-1.0m以上部分选用三层防腐，底层采用环氧富锌底漆（厚度≥60μm），中层用环氧云铁中间漆（厚度≥80μm），最后面漆采用厚浆型环氧沥青面漆（厚度≥200μm），具体如图3所示。
图3 U型钢板桩施工示意图
（1）打桩采用液压振动锤打桩机，设一小船人工辅助钢板桩就位，用40#H型钢作打桩导向围檩夹木。将导向围檩吊到位，并与定位桩固定。检查安装尺寸，核准导向围檩中心线是否在桩轴线上。钢板桩打入后，保证桩顶上口平直，达到2.87m标高，其中7cm将锚入加固挡墙底板内。桩垂直度用二台经纬仪垂直控制，若出现偏差要随时修正。发现垂直度超标，必须拔出重新开打。
（2）施工人员可以依据钢丝长度来决定吊点位置，并采用单点起吊方式来对桩进行吊装，在完成垂直起吊后直接喂桩。在桩底要接近地面时，操作力度应要放缓，将桩顶向振动锤的咬口处进行倾倒，当振动锤开口完成咬合后，则夹紧液压进行起吊，直至将其移动到导向围檩位置。此外，施工人员应保证插桩、护桩以及桩翼板要紧密贴合，之后再进行开锤起打操作。当桩被送至到设计标高时，则就可以松开振动锤咬口，将其复位并移动锁口卡板，再重复此前的施工操作。
（3）为最大程度的保证钢板桩插打的正确性，施工人员应该先对定位桩进行布设，本工程中的定位桩为Φ50cm（壁厚10mm）钢管桩，同时根据插入土质的具体差异，插打深度为5~7m不等，此外，较多的使用40号工字钢来对导梁进行制作。
（4）在进行施打作业前，要现在施工现场对桩进行预加工并将导梁进行拼装，将一定数量的钢管桩插进河边沿线，并在钢管桩焊接上内导梁以作指引之用，如果对水平台进行检查后，发现其平面位置正确，则可将其作为外导向。使用40号工字钢来进行导向的制作，要保证其具有良好的测向和竖向强度，以避免施打过程中发生扭曲和变形，失去导向价值。另外，在对钢板桩进行施打时，要将其用两个夹具夹住，就夹具的加工而言，可以使用10号槽钢。
（5）
（6）施工人员应根据现场作业的具体情况来进行钢板桩的插打，一般而言，主要是使用机械打桩批插打钢板桩。就钢板桩的插打顺序来说，主要是贴着导梁从一侧依次的进行插打。在对钢板桩进行插打时，施工人员一定要对其垂直度进行严格的控制，特别是第一根桩，一定要对其定位以及双向垂直度进行严格的控制，以有效保证处于准确的位置。
4.4施工技术的质量保证措施
（1）对于弯曲的桩（桩身弯曲矢度大于1‰桩长）不得使用。钢板桩施打过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，应及时告之相关单位并采取措施。
因为钢板桩在插入的过程中会的受到挤压而发生不同程度的倾斜，对此，施工人员可以考虑使用以下方式来进行校正：在偏差发生的位置，先将钢板桩拔出1米至2米左右，然后在将其重新插入，如此循环几次，可以有效的将大石块击碎或是使其发生位置移动，进而起到校正偏差，扳正钢板桩位置的目的。
（2）当钢板桩沿轴线倾斜度较大时，施工人员可以考虑适应异形桩来对偏差程度进行校正，通常而言，异形桩主要为与标准宽度不一致的板桩或是下窄上宽板桩，异形桩能够依据实际倾斜度来进行焊接加工，并且如果倾斜度较小，还可以通过对葫芦和钢索来将桩反向拉住，然后再对其进行锤击。
五、结束语
总而言之，U型钢板桩因为具有经济、使用，且施工操作简单等特点，故而被广泛的应用于水利工程建设中，在对其进行具体施工时，施工技术人员应该对施工环节以及工序工艺进行合理的安排，以制定出高效的施工方案，进而达到保障施工效果，提升水利工程施工质量的目的。
参考文献
[1]上海市西部地区流域泄洪通道防洪堤防达标工程施工组织设计书[Z].2017
[2]劳应文，吴志斌.U形板桩在官山河道治理中的应用[J].价值工程.2015（16）
[3]张傲雪.U形预应力混凝土板桩在水利工程中的应用[J].广东水利水电.2014（08）
[4]丁荣宗，张振乾.U型预应力混凝土板桩在城市河道工程中的应用研究[J].科技创新与应用.2014（28）
论文作者:金凌杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/8
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