摘要：对U形预应力混凝土板桩的基本情况进行简单描述，介绍了U形预应力混凝土板桩结构在城市内河整治护岸中应用的可行性，比较了U形预应力混凝土板桩结构在内河整治护岸应用中的优缺点，以某城市内河道整治工程为例，验证了该结构的实用性。
关键词：U形预应力混凝土板桩；城市河道工程；护岸
引言
近年来，工程建设的技术水平飞速提高，一种新型的挡土结构形式随着产生。与传统的重力式挡土墙和砌石护坡等河道护岸和堤坝结构形式相比，U形预应力混凝土板桩（以下简称U形板桩）挡土结构在城市河道护岸中的实用性更强。由于城市河道两侧往往聚集着大量的居民和企业用房，在城市河道需要治理的时候，若采用大开挖的方式，征地拆迁量和施工场地必然较大，对附近群众的生产生活影响大，采用直立式的U形板桩护岸则可大大减少拆迁量，施工速度快，对环境友好。
U形预应力混凝土板桩是一种新型的挡土支护预制混凝土构件，该构件横截面设计成U形，可大幅度节省材料，受力特点与“工”字形结构相同，使其结构抗弯和抗剪的性能良好。本文针对U形预应力混凝土板桩目前的应用，探讨U形板桩结构的优缺点和它的工程应用案例。
1 U形板桩应用的适应性
当前U形板桩已普遍的应用于护坡工程领域，与普通混凝土板桩、挡土墙等传统的护岸材料相比，U形板桩具有下列优点：
（1）施工占地小。U形板桩施工方法多样、快速便捷，可采用震动、静压等工艺，施工设备简单，当施工桩长较短时，场地大小只需满足一台机械臂式设备的操作即可，无须大开挖，可大大减少拆迁量和施工占用地，减少拆迁成本，节约土地资源，非常适合房屋密集且不适合大开挖的场地使用，且U形板桩施工也无泥浆等废水产生，不会污染河流，对环境非常友好。
（2）可靠性较高、力学性能较好。由于设计截面采用U形变截面，受力特点与“工形”结构相同，具有高抗弯、高抗剪性能，当截面面积相同时，截面惯性矩相比普通矩形板桩有较大增加，抗弯、抗剪性能也得以大幅提高；还具有一定的承重功能。U形板桩采用C60高强高性能混凝土预制，其强度较高、刚度较大、质量更为可靠。其截面宽度大，大大提高了挡土面积,具有良好的挡土支护效果。
（3）造价较低。U形板桩因其独特的截面结构形式与其他混凝土板桩相比，挡土宽度相同时，材料用量明显较少，减少资源的消耗。如板桩截面高度为0.45m, 宽度为1.02m的单根U形板桩的截面面积约为0.172m2,而相同厚度，相同宽度的矩形板桩截面面积约为0.459m2。可见在大规模使用U形板桩的条件下，U形板桩在节能节材方面的效果更为明显。由于U形板桩受力钢筋采用预应力钢棒或预应力钢绞线，在满足受力性能的前提下，在降低结构的配筋率的同时节省了钢材的用量，降低了造价。
（4）工期较节省。U形板桩采用工厂化生产，质量稳定，生产周期短，在设计完成后，即可根据设计要求订购和生产。施工方式多样，机械化程度高，且U形板桩的厚度较小，沉桩更为容易，相比块石砌筑、混凝土墙等工期大大缩短。
（5）适用范围广、美观度高。施工时可根据现场不同的地质条件，采用先进的震动和震动加高压水冲、引孔辅助成型、静压等较为成熟的工法，易于控制排桩成型的施工质量，桩与桩之间预留榫接口，榫接处预留橡胶止水条，在保证桩间结合完整的同时做到良好的止水效果。其施工成型后，形成的线型岸线错落有致，整体美观。
2 U形板桩应用的局限性
U形板桩虽然有较多的优势，但其局限性也非常明显。
（1）受周边环境和地质影响较大。沉桩过程中产生较强烈的震动时，对周边设施产生一定的影响，易造成周边设施的结构损坏。U形板桩目前还无法接桩，桩长较长时，若位于高压线底等限制净空的设施下，则无法打桩。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前U形板桩的沉桩深度以设计桩底标高控制为主，若实际地质情况与地勘报告不符，沉桩深度达不到设计要求时，工厂已事先预制好的U形板桩则难以适应现场实际所需，现场需要进行截桩处理或根据具体情况重新预制，这会对工期和成本造成影响。
（2）交接、连接部位施工较为复杂。U形板桩施工时要用围檩导向架进行固定和导向，当施工与桥台等结构物相交接的部位则需将固定和导向的导向架取出，这使交接处板桩的固定和沉桩施工较为困难。当交接处的宽度小于一根板桩的宽度时，接缝的处理较为麻烦。U形板桩施工完毕后，当板桩顶要与帽梁、胸墙等其他钢筋混凝土结构固结时，因其U形的不规则截面形状，使得与板桩连接固结的钢筋混凝土结构钢筋弯曲制作和安装绑扎繁琐，操作困难，耗时长。
（3）施工精度和工法要求较高。施工时各阶段若精度控制不好，一旦发生桩身倾斜、脱榫等情况后处理工艺复杂；U形板桩的板厚较薄一般不超过0.2m,一般采用震动锤工艺沉桩，若遇到沉桩时锤击型号或能量选择不当、沉桩后水下疏浚碰到桩身、抛石压脚施工时近桩身处抛大块石等情况，由于U形板桩板面较薄，则容易对桩身造成损坏，而桩体预应力系统一旦损坏，会导致桩体物理力学性能迅速下降，从而发生脆性破坏，桩身损坏后无法进行修补，一旦损坏则损失较大。
3 U形板桩的应用实例
3.1工程概况及地质条件
（1）此次河道整治工程位于东莞市虎门镇城区东部，为大沙河下游段，河长0.866Km，河道采用直斜复合式断面，直墙采用U形预应力混凝土板桩，板桩截面高度为0.45m, 宽度为1.02m，桩长8.5米至15米。
（2）工程地质大致如下： ①人工填土层，②淤泥及淤泥质土，③淤质粉细砂、淤质中粗砂，④粉质粘土、中砂层。
3.2施工工艺及施工方法
（1）施工设备选用75吨履带吊配合APE 200型振动锤，工艺如下：预插、拔钢板桩→取桩→入导向架→调平板桩的垂直度（或斜度）→定位、压紧→压震动锤→复核桩平面以及垂直度偏差→震动沉桩→调整偏位→震动沉桩→沉桩记录→起锤→下一根桩
（2）首先进行技术安全交底，然后按图纸进行放样；施工前对场地进行平整，使其满足重型机械设备的操作和安全要求，为控制好板桩墙的轴线位置、减少桩的平面扭曲和提高打桩效率，施工时利用导向架进行板桩定位，最后进行沉桩，为了使桩体间连接紧密，拟采用振动锤单方向顺序施工，以达到使桩紧密的效果。
3.3沉桩质量及安全控制
（1）沉桩时应对桩位、标高，垂直度等进行控制，沉桩后，U形板桩不得出现脱榫现象，板桩的桩尖标高及入土深度应满足设计要求。沉桩的允许偏差，检验数量和方法应符合设计及规范的规定。
（2）施工前先对工程机械设备安全状况进行检查验收保证机械设备性能满足施工要求；施工过程中,吊臂及振动锤下方严禁站人；作业人员应持证上岗并佩戴安全用品；沉桩过程中，有专人指挥和监督；恶劣天气严禁施工，并停放好施工机械。
结语
U形板桩具有节能、施工便捷、经济、外观质量好等优势为在城市河道工程中的普及和推广应用打下了基础，对产品存在的局限性在以后的推广和应用过程中，应及时改进和弥补。在本次河道整治工程中应用取得了良好的工程效果。
参考文献
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论文作者:廖良峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/7/9
标签：预应力论文; 混凝土论文; 护岸论文; 截面论文; 河道论文; 结构论文; 工程论文; 《基层建设》2018年第12期论文;