钢板桩在内河航道护岸工程中的应用

钢板桩在内河航道护岸工程中的应用

鲁,旸

南京航务工程有限公司，江苏 南京 210011

摘要：为了提升钢板柱在内河航道护岸工程中的应用效果，需要明确钢板柱常用的结构形式，分析其在应用到施工过程中的常见问题及解决策略，制定系统施工方案。钢板柱作为一种新时代柔性材料，相较于传统刚性结构有着快捷、绿色的优势。将其应用到内河航道护岸工程中，可以弥补传统工艺施工空间狭小的问题。施工时容易出现垂直度偏差、连桩、法相倾斜和轴向倾斜问题，需要检查钢板柱和锁扣结构，思索打桩方式是否符合当地土质。具体施工时，需要检查施工过程中所有准备材料，保证打桩机械按照标准进场并插入锚杆结构，使钢板桩在内河航道护岸忠诚中得到有效应用。

关键词：钢板桩；内河航道；护岸工程；应用策略

引言

为了贯彻落实科学发展观，达成交通运输行业可持续性发展，需要构建和谐的节能环保内河运输环境，保证内河航道护岸工程的顺利建设。当下，我国航道工程中挡墙结构通常会使用混凝土材质和浆砌块石这种刚性结构，用于阻挡水流的冲击和船只的碰撞。随着工程技术的发展，航道工程建设越来越强调与四周的人文景致、生态背景和谐的构造，也逐渐采用柔性设计。特别是钢板桩应用频率得到提升，其在资源节约和经济适用上相较于传统钢筋混凝土和浆砌块石优势更是十分明显。作为一种快速、可重复使用的绿色柔性建材，其自身具有较强的经济效益。

1 钢板桩常用结构形式

1.1 河航道钢板桩护岸的建设条件

在充分考虑墙后次级护岸以及墙前平台放坡情况后，发现在现有地区河道护岸综合挡土高度普遍是3到8米。钢板柱支撑结构一般会采用沙土、局部软土和粘土。目前钢板桩护岸常常会被使用到后房屋比较密集或重要构建物航段。因为征地红线覆盖面不广泛，所以钢板柱作为护岸其作业空间会受到限制。

1.2常见钢板桩护岸结构形式的适应性

以钢板桩结构为防护挡墙构造的时候，必须综合航道工程钢板桩护岸的应用背景，综合考虑各种因素的制约，钢板桩护岸施工的各种普遍存在的构造类型中悬臂结构型、双排桩、土层锚索型构造类型更具备普适性特征。钢板桩本身属柔性构造，如果采用悬臂型结构，便会对散射截面的惯性矩产生很大的标准。所以，把其使用在挡土高度相对较小的河道护岸设计中，并采取稳定的方法施工有着它自身的优点。但当采用锚碇板、锚碇墙和锚桩的锚碇方法时，由于需要在护岸后的一定区域以外设置锚碇设备，所以要求很大的施工场地，而目前的开挖条件也根本无法提供理想的施工场所。所以，锚碇板、锚碇桩结构的结合设计效益并不好。采用近土层锚妆容结构时，它由于不要求对墙后实施大面积挖掘措施，所以，应该在护岸后的施工人员相对较密集处加以利用。但如果支护高度过大、对地基的土壤物理力学条件不够好以及下方的空间相对狭窄等，除应选用锚拉式构造以外，还可应选用搭设好的钢板桩结构，在中部通过水平的牵引用水平拉杆或帽柱的方法连接，构造也比较合理。这种结构方法与传统悬臂式的结构方法相比，安全性更高，而且与传统锚碇板和锚碇桩式的结构方法比较，前后排桩的长度均较短，其后方场不需要大范围的作业区域，更适用于内河航道护岸作业。而支撑式钢板桩结构方法，因在墙的通用航空区域内而无法使用。单块的构造更适合于支撑高度较大的建筑物，已应用在主要的海港工程和大规模的围堰施工上。

2 施工过程中常见问题及解决措施

2.1垂直度偏差

垂直位置产生误差的主要原因是钢板原料可能会在储存和施工运输过程中产生变形，而施工人员却不会及时发现。当它真正运用在施工流程中，因为钢板柱自身具有形变特性，所以屏风式插装时击锤、桩点和钢板柱三者并不会在同一垂直线上，会造成打击力不会出现垂直状态。建筑施工现场图纸与规范要求不相符也会导致沉桩出现偏斜的状况，锤击过程中用力过大造成精准程度无法被把控制。
针对上述问题，必须采取的针对性保护措施。严格审核钢板桩，确保其在浇筑前后外观达到建筑规范。针对部分存在较大行变的钢板桩，坚决杜绝七进入施工现场。要检查钢板桩导向架是否发生结构变形，一旦出现结构变形变需要停止施工。及时对其进行修复。导向架要选择双层结构，可以保持钢板桩垂直度保证在有效范围内，使整个沉桩过程经过严格审查，设备精度也得到确定。使用GPS技术保证水平和垂直两个方面同时满足沉桩标准。捶打过程速度需要控制一定范围内，沉桩时避免出现因捶打力度过大导致速度过快、精准度偏颇问题。要通过上下震动钢板柱的方式提升捶打精准程度，锤头的力度控制在可控范围内。综合施工现场图纸情况和工程进度以及图层变化，随时调整钢板柱的打击速度。一旦出现偏差，便要严格根据标准重新调整插桩位置。

2.2连桩现象

连桩这一情况发生的主要原因，是在后沉桩过程中前沉桩的桩身与后沉的钢板柱一起发生了倾斜现象。这主要是因为前后相邻的桩身完整性以及底部锁扣都不能全部连接好，从而造成相邻的钢板柱之间测压增大，进而加大了相邻两个钢板柱间的摩擦力。如果由于摩擦力和混凝土对钢管所产生的压力差较大，先沉好的钢板柱就会与后沉的钢板柱一起发生倾斜。

而处理这一现象所必须采用的方法主要是在沉桩过程中，如果出现了桩体完整性倾斜的现象就要其实停止措施，原地把桩体拉起以使正在沉降的钢板柱身没有办法继续倾斜。在钢管住被拔出之后，就应该再次校对好底部锁扣，以确保锁扣的垂直角度达到了沉桩要求，减少插桩时产生的摩擦阻力。当连桩情况出现时，必须先将深入的桩体和发生连桩的两个锁扣同时焊接，保证两个钢板住融合为一个整体，提升钢板柱沉桩过程中的阻力。

2.3 轴向倾斜

轴向倾斜出现的主要原因是震动的打桩机给予压力的同时，已经打好的钢板柱锁口之间产生摩擦力导致力偶现象出现，使得钢板柱产生倾斜情况。还有可能因为安装了导向架，所以钢板柱上部可以固定。但是因为当地土质不均，所以钢板柱的下部产生了弯曲情况，导致钢板柱轴线方向上、向下产生倾斜。随着土层打入的越深，土体摩擦力和土壤压力随之增大，土体对钢板会产生严重的挤压作用，会导致钢板柱向下倾斜。打入震动打桩机的速度越快，钢板柱倾斜趋势也会更快。

为解决以上轴向倾斜问题，需要保证钢板柱的垂直度在允许偏差范围内。这要求测量人员履行好自身的工作职责打好的钢板，柱顶不需要割孔，采用电葫芦反向对拉的方式保证钢板柱具备一个相反的拉力，减少钢板柱牵连下沉情况。沉桩的过程中需要轻微调整震动打桩机，保证施打方向得到微调。选择适合的振动功率打桩机，使钢板柱速度维持在一定范围内。施拉过程需要反复提升功率，保证钢板柱下端不会出现偏转或弯曲的问题。还要往锁口涂油脂，减少相邻安装锁口间的摩擦力。当遇到土层较厚的情况下，需要将钢板柱端头切成斜角方便土层反向施力纠偏。

2.4 法向倾斜

出现法向倾斜的原因是在出场运输时或现场搬运以及施工起吊过程中，材料结构产生了变形情况。导向架制作时刚度并不够，会导致施工时出现结构形变。震动打桩机在施工过程中会不断震动锤，若是不垂直也会导致结构变形。并且因为地下土层分布不均，所以土制软硬程度也不同。打击钢板柱使其下端容易出现扭转，打桩时振动器打桩的频率过大，施加的压力过高也会导致并不坚硬的钢板桩产生倾斜情况。

根据上述问题需要在施工之前检验施工现场的钢板桩，确定其外部没有发生损坏，长度也在合格范围之内。拒绝采用外部变化过大或长度不合格的钢板桩。此外，施工者在测量时必须准确检测、校正导向支架的长度与内距，调整其在建设施工现场中的位置，防止其改变状况。导向支架必须为双层结构，减少其产生法向偏斜的情形。施打钢板柱时，检测员必须通过坡度尺从各个角度分析钢板柱的偏斜程度。在沉桩施工时必须使用多次间断的震动引孔施工法，防止连续引孔施工造成钢板柱下端偏移或倾倒情况。震动打桩机在使用过程中要采用合适的功率，控制好沉桩的速度，一旦出现倾斜问题需要及时停止并纠正偏差。

3 钢板桩在内河航道护岸工程中的施工方案

3.1 准备工作时期的施工内容

需要在设备进场之前做好机械设备的调试，保证钢板桩在运输过程中本身不存在故障，以上设备检查属于工程开始前准备工作中的重点内容。一旦检查时存在工作不细致、不认真便会为后续工作带来很大的障碍。钢板柱质量检查需要关注许多问题，包括钢板柱的侧向挠度和挠度是否同时符合质量要求标准。必须对钢板桩锁口要做好一一检查、认真仔细，因为任何一个地方出现问题都会导致整体施工的损失。前期的准备工作完成以后，就必须对钢板桩起始节点进行准确放样，并通过对已知的控制节点准确选定轴线后用白灰进行标记，该过程中的精确度保证控制在误差范围之内，检查确定合格以后方可开展下一施工。而对于钢板桩建筑施工现场的技术要求则是，需要满足于钢板桩安装技术的合理运用，确保钢板桩插入施工的顺利，在未满足施工现场条件时，需要严格按照技术规定进行场地。沉入钢板桩之前需要预先在中侧锁口处涂抹防腐材料，一般采用砂浆，但涂抹的区域必须平整且没有裂缝。钢板桩的正确放样需要预先做好勘测规划，首先使用GPS卫星定位来对钢板桩的中轴线上标出控制点，然后再使用标定的控制点来判断各锁口的中心点方位，然后再在沿钢板桩锁口中心点的区域上设置导向架，然后使用它来确定钢板桩的定位以确定当钢板桩插入地基上时，可以满足垂直度标准的需要。而导向支架的材料选择则是至关重要，既需要选择便于移动搬运的钢支架结构，还需要使其达到最高强度标准。一般来说，钢板护岸会选择700x300规格的拼制导向支架[1]。

3.2 打桩机械进场

桩在打入时要将桩尖上的凹槽嘴完全封闭，为避免从泥上挤进，锁口应涂有润滑脂、沥青或止水等物质[2]。而由于钢板桩的护岸要裸露起来，所以对其造型要求也很高，同时对钢板桩的偏位、垂直或水平方向要求也更严格。施打钢桩的时候桩顶水平偏差不得大于50mm，与桩体的完整性垂直角度也不得大于20%，并做好钢导梁的安装施工。

3.3 加工锚杆后插入锚杆

需要加工锚杆，并且在钻孔中注射英泥砂浆，选取的英泥需要是中砂类型。硅酸盐英泥砂浆需要高于或等于42.5级别，英泥的强度和硬度需要保证在GB175-2007要求以上的类型，注射压力需要大于或等于0.4MPa。注射过程的管头需要在钻孔中，保证孔底留有50到100毫米间隙。等孔中溢出砂浆或是排气管不再排气后便需要停止注射砂浆，停止在排气孔中注射砂浆，保证注浆的压力在2.5MPa或是以上数值

[3]。

4 结束语

综上所述，钢板桩属于一种全新的内河航道护岸结构材料，因为其自身具备安全性、环保性、便捷性和经济性特征，所以被广泛应用在内河航道治理中。相对于传统护岸结构而言，其具备的主要优势在于工程现场土壤挖掘数量较少，占据的土地面积不多，施工效率较高并且速度较快，能够降低征地和拆迁工作的中体任务量，不会对周边居民正常生活造成不良影响。又因为其在施工过程中使用的砂石和石材数量不多，所以其呈现出的施工过程特点具有无污染特质，工程项目的后期使用时长也得到了延续。钢板桩本身可以被回收和利用，而且其工程施工的整体成本相对较低，所以工程本身具有较大的普及优势和推广价值，能够为未来内河航道工程中护岸项目提供正确发展方向。

参考文献：

[1]吕义港，牛芸，刘琲.U型钢板桩在航道护岸加固工程中的应用研究[J].珠江水运，2021(12):2.

[2]陆明丽，顾建，夏小娟，等.浅谈高强度塑钢板桩在河道护岸工程中的应用[J].上海水务，2020(002):000.

[3]罗建.水利工程中钢板桩围堰设计与施工技术[J].水科学与工程技术，2020(3):4.