先张法U型混凝土预应力板桩在河道护岸中应用的优势

1、产品介绍

U型预应力混凝土板桩作为一种新型挡土护坡材料，是一种抗弯、抗剪性能优良的预制混凝土围护桩型，具有良好的挡土护坡和止水功能。广泛用于公路、铁路路基护坡、河道护岸、桥梁涵洞挡土承重、城市建筑基坑围护、港口码头护岸等工程领域。

目前应用于河道护岸的材料和方法主要有砌筑块石、现场浇筑混凝土墙、钻孔灌注咬合桩、普通板桩等。“U型水利板桩”采用了独特的“U”形变截面结构设计，在加大截面高度、增大截面抵抗弯矩的同时，还增加了截面的宽度，从结构受力原理分析，受力特点与工字形受力特点一致，具有良好的抗弯性能，特别适合用于挡土护坡。可广泛应用于海洋工程、大江大河的防洪减灾、内河湖泊沿岸的整治和加固、港口码头护岸、河道堤坝抢险、农田水利建设、公路铁路路基护坡挡土、桥梁涵洞的护坡挡土及承重、城市建筑的基坑围护及作为永久性的剪力结结构、塌方等地质灾害治理等工程建设领域。

2、质量分析

U型预应力混凝土板桩采用预应力混凝土板桩先张长线台座法工艺，生产大量采用机械化流水作业施工，工人劳动强度低，采用蒸汽养护工艺，机械化、自动化程度高，生产周期短，生产效率高，质量较好控制。

3、积土效应

U型预应力混凝土板桩采用了U型断面结构，增加了桩身与土壤的接触面积，且桩身的挡土面积大，抗弯、惯性矩性能优越，横截面积小等优点尽可能的减少了预应力混凝土板桩在施工过程中产生的积土量。

4、施工

U型预应力混凝土板桩的混凝土强度最低不小于C60，混凝土强度高，桩身的抗弯、抗剪性能优越，加之在桩与桩的对接的方式采用了阴阳榫加设橡胶止水条，紧密结合的方式，比较方便，所以U型预应力混凝土板桩的施工周期较短。

5、U型板桩结构端面及参数举例

图1    450预应力U型板桩对接截面图

表1    450预应力U型板桩性能

U型板桩的混凝土采用的是C60高强度混凝土。采用工厂化生产、科学配方，添加聚羧酸高效减水剂及粉煤灰，搅拌均匀，保证混凝土在浇灌后均匀快速的凝固，提高桩产品的质量。

6、板桩的生产工艺流程图

板桩生产工艺流程图

7、U型桩体成型工艺

a、钢筋

钢筋是U型板桩的主要材料之一，选用时预应力混凝土钢棒质量应符合GB/T5223.3中低松弛螺旋槽钢棒的规定，且抗拉强度不小于1420MPa，预应力钢绞线应符合GB/T5224中预应力混凝土用钢绞线的抗拉强度、规定非比例延伸强度、最大力总伸长率等的规定，螺旋筋采用热轧光圆钢筋或热轧带肋钢筋，其质量应分别符合GB1499.1及GB1499.2的有关规定。

钢筋配料及制作应严格按设计图纸要求，在钢筋调直应符合GB50204的相关规定，钢筋的弯钩和弯折应符合GB50204中的有关规定。在加工过程中，钢筋整体表面不得有裂纹、鳞落及撕裂现象，且尺寸要准确。

b、模具在使用

使用前必须清除模具内侧及芯模水泥浆、灰尘及污渍以及模具外侧水泥浆，并涂刷脱模油（脱模油应符合相应使用要求），模具合模后在安装压紧螺杆时开口距离必须符合板桩的生产设计要求并保持。

c、预埋件、止水条、射水管及起吊件的安装

预埋件应符合设计图纸的要求，放置位置尺寸误差为±10mm。

止水条安装长度应满足设计要求及止水长度要求，止水条距桩顶应长处20mm，保证企口处不漏浆。止水条端部应长于企口安放位置出100mm，保证端部能埋入混凝土中，避免施工时止水条端部应摩擦力撕裂。止水条安装应紧密，使预埋入混凝土中部分能很好与混凝土结合，保证锚固强度。

根据射水工艺，按照图纸要求安装射水管，射水管应按照桩长严格定长制作好，按照设计要求数量进行安装。

起吊件的数量和规格应由技术人员严格按照标准及规定计算后确定，应按照所长度及重量，根据标准规定吊环数量选择吊环规格。

d、预应力钢筋张拉

预应力钢筋的张拉分为三次张拉：初次张拉、二次张拉和整体张拉。初次张拉按照对称张拉工艺进行，采用穿心前卡式千斤顶，上下左右顺序对称张拉预应力筋，张拉至预应力筋抗拉强度标准值的30%，持荷2min。二次张拉在箍筋放置完毕后，合模前，再次对称单根张拉预应力筋至预应力筋抗拉强度标准值的40%，持荷2min，以保证每根预应力筋的初始应力平衡。整体张拉，调直钢模完毕后，检查整体张拉千斤顶及油泵是否正常运行，张拉值及应变值显示是否正常。然后整体张拉至预应力筋抗拉强度标准值的73%（超张拉，考虑各种应力损失，计算方式

见板桩预应力计算书），测量钢筋应变值以校核张拉控制应力，持荷3min.然后锁紧千斤顶自锁螺母，填写好完整的张拉记录表。张拉值允许误差为±1%。

e、混凝土搅拌

混凝土强度等级不得低于C60，脱模强度不低于45Mpa。在配料的过程中，水泥、外掺料称量误差不得大于1%，粗细骨料称量误差不得大于2%，混凝土搅拌时间不宜少于2分钟，搅拌第一槽料时，应增加水泥用量5%，并根据当天骨料含水率进行调整配合比，大大的提高了桩身的力学性能。

根据季节不同以及气温变化，及时调整外加剂类型及搅拌水温，以控制坍落度损失值和混凝土搅拌温度，保证混凝土搅拌后的质量。

f、混凝土浇注

混凝土浇注前，应再次检查模具内部，钢筋骨架不得有散筋等现象。浇注时分层定量浇注，以避免板桩下部翼沿气泡无法溢出，造成表面缺陷，同时视混凝土流动性，可对混凝土适当加以振捣。振捣可采用振动棒、附着式振动器、平板振动器等。当采用气动附着式振动器时，应根据振动情况适时调整气量大小，确保混凝土成型的连续性。每仓混凝土浇注时间不得超过10min，做到连续性浇注一次性完成。

浇注完毕，混凝土表面应抹平。应及时覆盖，避免混凝土表面失水出现裂缝。同时填写好混凝土成型工艺记录表。

8、混凝土养护

为保证生产效率，对混凝土进行热养护，以促进混凝土强度增长。板桩采用蒸汽养护工艺，内腔干热养护方式，通过内腔升温促进混凝土强度增长。为保证模具内腔及外墙覆盖环境温差，可在篷布覆盖下通入适量蒸汽，保证覆盖环境温度，以促进水泥水化，避免出现温度裂缝。

养护制度

A．静停时间为3小时，静停温度应控制在20～40℃范围内。

B．升温时间2小时，升温速度20℃/h，应平缓升温

C．恒温时间4小时，恒温温度控制在80℃～90℃；

D．降温时间应充分空度室外环境温度；降温速度不应超过30℃/h。

采用蒸汽养护工艺，自动控温装置，能更好的控制桩在成型时桩身周边的温度，减少了混凝土在成型当中因周边环境影响而产出的裂缝，使得桩成型后的质量大大提高。

9、放张与吊运

放张前应对同条件养护试块进行试压，混凝土强度达到45Mpa以上方可进行放张作业；填写试块试压强度记录并形成报告。

检查整体张拉机系统是否工作正常，准备放张。开启油泵，张拉1mm，松动锁紧螺母旋转到端头，开始回油缓慢放张，注意观察桩身变化和预应力筋握裹力变化情况，完毕开模。

吊运：检查吊环情况，起吊过程要平缓，应适时观察吊环情况，若有异常，应立即停止起吊，查明原因，排除安全隐患。对于长桩应尽量采用两台同步桁车进行抬吊作业，保证起吊平稳性。

9、U型板桩的检验标准

观察桩身外表面是否有粘皮、漏浆、空洞、气泡麻面、裂缝等情况。按照表6要求进行尺寸允许偏差检验和表7要求进行外观质量检验。

10、标志标识

脱模后的板桩，应对该板桩进行标识。标记示例：

截面高度450mm、Ⅰ型桩，桩长15m的板桩标记为：

U-PPP-450-Ⅰ-15

标识涂刷于板桩上端部上表面，合格章盖于板桩上端部侧面。

11、U型预应力混凝土板桩的施工工艺

沉桩流程图

优先采用振动沉桩、液压沉桩方法，在保证施工质量的前提下也可采用锤击法沉桩等沉桩方法，沉桩机械可采用履带式吊车、步履式桩架、履带式桩架、导杆式等施工机械。遇到地质条件比较复杂的，在采用上述方法的同时，可采用高压水冲法、钢桩引孔法、钻孔植孔法等辅助施工方法。U型预应力混凝土板桩采用了U型结构，在桩与桩的对接的方式采用了阴阳榫加设橡胶止水条，紧密结合的方式，比较方便，所以U型预应力混凝土板桩的施工周期较短。

12、U型板桩的优越性