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淺談U 型預應力混凝土板樁在鴉雀尾水利樞紐工程中的運用
來源：《工程管理前沿》2015年第7期供稿 |作者：王洪俊發表時間： 2015-5-26
[導讀] 由于U 型板樁采用工廠化生產，在設計完成后可根據設計需求定制和生產，且施工工藝簡單，施工速度快。
王洪俊（中山市水利水電勘測設計咨詢有限公司 廣東 中山 528403）
摘要：“U 型預應力混凝土板樁擋墻”屬于新技術，在中山屬首次使用。本文通過其在實際工程（鴉雀尾水利樞紐工程）中的運用，分析其優缺點及注意事項，希望能對類似工程的設計提供借鑒。

關鍵詞：U 型預應力混凝土板樁 支護 鴉雀尾水利樞紐工程

前言隨著城鎮化建設的發展，人們的居住地逐漸的趨向于密集化，尤其是在廣東，這個擁有著龐大的人口基數，在有限的土地資源上，聚居密集程度尤為突出，因此，在水利工程建設中，盡量減少工程占地，減少對周邊土地的擾動，選擇最優的岸坡支護形式也成為了設計中的重難點之一。直立式護岸結構在水利工程中可最大程度的減少拆遷量、減少對周邊環境的影響，成為水利設計中不可缺少的布置方案，而U 型預應力混凝土板樁擋墻作為直立式護岸中一種新型的預制混凝土擋土結構，憑借著易于施工、質量可靠、耐久性強、美觀等特點也越來越多的受到大家的關注，本文通過具體的工程實例來介紹U型預應力混凝土板樁在護岸工程中的運用，希望能對對類似工程的設計提供借鑒。
一、工程概況中山市阜沙鎮鴉雀尾水利樞紐位于中山市阜沙鎮五鄉聯圍阜沙涌下游，距阜沙涌與雞鴨水道交匯處上游約1.0km 處，是一座集排洪、排澇、防洪潮、灌溉及通航于一體的水利樞紐工程，是五鄉聯圍重要骨干工程，主要擔負著聯圍的防洪（潮）、排澇和灌溉等重要任務。
原鴉雀尾水閘和船閘限于當時的經濟技術條件，工程設計標準低，經幾十年運行，工程老化、損壞嚴重，雖經過幾次加固，但仍不能滿足阜沙涌排澇及通航要求，需按照新的設計標準對水閘和船閘分別進行重建和加固。根據《中山市阜沙鎮鴉雀尾水閘安全鑒定》（2012 年5月）安全鑒定結論，確定鴉雀尾水閘為四類水閘，存在嚴重的安全隱患，需要拆除重建。
重建鴉雀尾水利樞紐工程布置由右岸向左岸依次為船閘、水閘和泵站，其中船閘在原址重建，水閘位于樞紐工程的中心位置，由現狀中心島開挖興建，泵站布置在原水閘閘址。為避免水流干擾，水閘與泵站之間設有中心島。受施工工期及工程造價限制，在保證工程安全的前提下，對兩岸護岸及中心島圍護形式的選擇成為設計的重難點，根據工程設計經驗，結合本工程實際施工需求，本文通過對中心島護岸形式做以下介紹。
二、護岸形式設計1、方案比選根據施工方案設計，第一期施工主要完成船閘、水閘部分，利用原有水閘導流,；第二期施工主要完成泵站水下部分，利用船閘導流；因此設計將中心島的永久支護護岸與臨時圍堰相結合，共同形成封閉圍堰，為船閘、水閘及泵站的基坑開挖及主體結構施工創造條件。中心島護岸形式采用直立式護岸結構，常用的直立式護岸結構有直立墻和支護樁等形式，直立墻是一種非常成熟的施工工藝，該擋墻結構穩定，施工工藝簡單，但施工時需開挖土體，且墻后開挖面較大。如中心島護岸采用直立擋土墻結構，則需為其設置臨時施工圍堰，由于中心島左側緊靠原水閘，在不影響水閘排水功能的前提下，建設臨時施工圍堰較為困難，加之擋墻底板坐落在軟弱土層上，需進行地基處理。
期刊文章分類查詢,盡在期刊圖書館而支護樁式護岸則不需要對土體開挖，可水上作業，施工工期較短，對周邊環境影響較小。因此采用支護樁式護岸成為該工程較為理想的解決方案。
常用的支護樁式護岸一般有板樁式擋墻和灌注樁排樁擋墻等，灌注樁排樁擋墻是一種較為成熟的護岸形式，施工時可避免大面積開挖，且施工期振動小，對周圍建筑物影響小，但樁基施工平臺工程量相對較大，設計樁身截面較大，在造價方面不經濟；而板樁式擋墻材料采用預制混凝土板樁，其規模化預制生產，施工工藝簡單，造價方面較灌注樁排樁擋墻經濟。現有的板樁形式分為矩形板樁和U 型預應力混凝土板樁（以下簡稱U 型板樁），而U 型板樁相比于傳統的矩形板樁具有強度大、美觀、易于施工、質量可靠、經濟等特點。因此本工程中心島護岸形式采用U 型預應力混凝土板樁擋墻。
2、U 型預應力混凝土板樁簡介1）、U 型預應力混凝土板樁是近年來剛剛開始推廣和應用的一種新型的預制混凝土擋土結構，該結構采用U 型截面設計，盡可能的在節省材料的基礎上，保證結構抗彎和抗剪的性能，增加截面擋土寬度，提高性價比，同時施工可以規模化預制生產，機械化水上施工，效率可以明顯提高，外觀整齊美觀，耐久性很高，具有明顯的社會效益和經濟效益。與普通混凝土矩形板樁擋土結構相比，U 型板樁具有以下優點：（1）經濟優勢較為明顯。與傳統的板樁相比，截面形式先進，單樁擋土截面大，承載力高，比傳統板樁造價低，經濟性好。據初步測算，與傳統矩形混凝土板樁相比較可節省混凝土材料30%、節省鋼材一半以上。
（2）材料性能較高。U 型板樁采用“U”形結構截面形式，增大了截面慣性矩，抗彎、抗剪性能顯著提升。
（3）節省工期。由于U 型板樁采用工廠化生產，在設計完成后可根據設計需求定制和生產，且施工工藝簡單，施工速度快。
（4）施工范圍廣。獨特的U 型結構，使得群樁成凹凸面布置，外形美觀。根據場地地質條件可采用靜壓、振動及振動加高壓射水等施工方案，施工工藝較為成熟，易于控制排樁成型的質量，同時擋土截面高于傳統矩形板樁。
2）、U 型板樁雖有較多的優勢，但其局限性也較為明顯：（1）與周邊環境影互相響較大。施工時對進場道路要求較高，施工機械所需工作空間較大；采用振動等施工工藝施工時，對周邊較近的房屋及現有設施產生直接影響，易造成周邊設施的破壞。
（2）受預制工藝和運輸影響，樁長受到限制，一般不能超過15m。
由于目前U 型板樁還無法進行接樁，對于需求樁長較長的工程，U型板樁無法滿足其要求。U 型板樁為預應力板樁，樁身一旦破壞后將無法修復，因此對于U 型板樁的施工工藝要求較高，必須嚴格控制好施工參數。
3、支護方案設計U 形預應力混凝土板樁擋墻，采用U-CS-450-Ⅰ型先張法U 形預應力混凝土板樁，截面高度為0.45m，截面寬度為1.00m，樁長為15.00m。板樁設計頂高程為1.00m，上部設C25 混凝土冠梁和擋土立板，冠梁截面尺寸為0.80m×1.20m，上部擋土立板頂高程2.50m，厚0.40m，高0.70m，頂部設花崗巖欄桿。兩排板樁冠梁之間采用C25混凝土拉梁連接，拉梁截面截面尺寸為0.80m×0.60m。為減小拉梁跨度和增加板樁擋墻的整體性，在拉梁中間部位設一縱梁，縱梁截面尺寸為0.80m×0.80m，采用U 形預應力板樁基礎，間距6.00m，長度為15.00m。為增加板樁擋墻的整體穩定性，板樁擋墻墻前土體采用水泥土攪拌樁和高壓旋噴樁進行加固，加固土體寬度為5.40m，深度5.00m。

三、結語U 型板樁擋墻是一種新型的支護形式，其耐久性好、強度大、施工快捷及外形美觀等特點，在鴉雀尾水利樞紐工程中該支護方案有效的解決了場地受限，且達到了縮短工期，節約工程投資等目的，得到各方單位的大力支持和推薦。但其自身的缺陷也不容忽視，需要在逐步的推廣和運用過程中，不斷的總結經驗，改善其不足，使其在實際工程中得到更廣泛的應用。

參考文獻孫蓓.U 型預應力混凝土板樁在直立式護岸工程中的應用 中國水運2013.07付明；趙輝；袁俊年；張繼芳；陳剛.U 型混凝土板樁在天生河泵站工程中的應用 人們長江 204.08中山市阜沙鎮鴉雀尾水利樞紐工程圖紙中山市水利水電勘測設計咨詢有限公司 2014.09