CN108005133A - 水工板桩纠偏方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水工板桩纠偏方法，所述方法的步骤包括：稳定异常偏位趋势、安全性评估、纠偏前的准备、卸载土方、抽水纠偏处理、临时固定板桩、回填土方、恢复外观、纠偏的检测、纠偏的验收。借此，解决传统水工板桩纠偏处理中存在的技术问题，并达到不仅操作相对简化程序，实施过程成本较少，而且提高了纠偏的成功率，减少了纠偏过程中板桩的纠偏处理过程中损坏风险等技术效果。

Description

水工板桩纠偏方法

技术领域

本发明涉及水工构筑物的施工技术领域，具体来说涉及水工板桩纠偏方法，特别是指例如单锚板桩码头、遮帘式板桩码头、钢板桩围堰结构等水工构筑物中的板桩(板桩类型包括：钢板桩、钢管桩或是混凝土桩等)在施工或运营期间发生偏移的纠偏处理技术。

背景技术

水利工程中常采用单个或若干个不同作用、不同类型的建筑物来调控水流，以满足不同部门对水资源的需求；该些为兴水利、除水害而修建的建筑物即称为“水工建筑物”，具用用于控制和调节水流、防治水害、开发利用水资源的建筑物，是实现各项水利工程目标的重要组成部分。

在以往的水工构筑物施工或者运营期间发生板桩偏位，常用的方法是使用外部反作用力进行纠偏，例如采用增加填砂石解决异常偏移偏向一侧的状况、采用千斤顶推拉纠偏桩顶部的偏移状况、采用卸载土石方解决异常偏移相反一侧的状况等(于本发明中，“偏移侧”指的是板桩偏位趋势的方向，“偏移反侧”指的是板桩偏位趋势相反的方向)。

然而，传统水工构筑物的板桩纠偏处理方法存在以下不足之处：

(1)对于传统纠偏的方法，仅作用在桩的顶部，若是操作不当很容易造成桩身破坏或者本来可用的桩变成损坏的桩。

(2)对于传统纠偏的方法，需要在桩顶部使用千斤顶，在固定千斤顶的基座中将会额外产生较大的措施费用，不仅对环境影响较大，而且实施过程中会存在较多的安全风险。

(3)对于传统纠偏的方法，实施过程周期长，工作效率不高。

(4)对于传统纠偏的方法，若纠偏不成功，则只能拔除板桩或者在板桩周围额外打设新的桩，重新实施的费用将较大增加。

是以，传统的纠偏方法有进一步改进的需要。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供一种水工板桩纠偏方法，以解决传统水工板桩纠偏处理中存在的技术问题，并达到不仅操作相对简化程序，实施过程成本较少，而且提高了纠偏的成功率，减少了纠偏过程中板桩的纠偏处理过程中损坏风险等技术效果。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是提供一种水工板桩纠偏方法，用于在水工构筑物的板桩发生异常偏位时进行纠偏；其中，所述板桩沿设计前沿线设置于水工构筑物的路侧与临水侧交接处，定义所述板桩偏位趋势的方向为所述板桩的偏移侧，所述板桩偏位趋势相反的方向为所述板桩的偏移反侧；其特征在于，所述方法的步骤包括：

步骤一、稳定异常偏位趋势：在所述水工构筑物中靠近所述板桩的附近设置深层水平位移观测点，以对发生异常偏位的板桩进行测量位置和标高；并在所述板桩的偏移侧回填砂石料，回填至所述板桩的临水侧地基标高大致与路侧地基标高相同；

步骤二、安全性评估：对所述水工构筑物的整体稳定性进行评估，查找发生异常偏位的主要影响因素；

步骤三、纠偏前的准备：确认现场深层水平位移观测点的变化是否已得到抑制以及所述板桩的完整性是否达到合格条件，当前述条件确认达标并将所述水工构筑物上的既有结构凿除后露出板桩顶部后，进行板桩纠编工作；

步骤四、卸载土方：对所述板桩的偏移反侧进行土方开挖，并根据深层水平位移观测点的观测值确定开挖的深度；

步骤五、抽水纠偏处理：在卸载土方进行纠偏后，根据深层水平位移观测点观测获取所述板桩的数据，若未达到预设的纠偏后位置范围时，进行抽水纠偏工作，若已达到预设的纠偏后位置范围则直接进行下一步骤；其中，所述抽水纠偏指通过减少板桩偏移反侧的水位，使板桩整体复位的纠偏手段；

步骤六、临时固定板桩：将夹桩装置安装于已达到预设的纠偏效果的板桩顶部，使复位后的板桩与没有发生偏位的板桩通过所述夹桩装置连接形成板桩墙；

步骤七、回填土方：根据步骤二查找出的异常偏位发生原因，对所述水工构筑物进行整体加固；将步骤四开挖的土方回填至所述板桩的偏移反侧；

步骤八、恢复外观：将水工构筑物的外观进行恢复。

本发明实施例中，所述所述方法还包括步骤九、纠偏的检测：在恢复的过程中，注意通过深层水平位移观测点持续观测所述板桩的情况；其中，在恢复外观过程中，观测数据稳定的情况下，分层开挖所述板桩的偏移侧土方，每层开挖深度不超过1m，同时观测数据变化情况；进而在分层开挖的过程中，若在深层水平位移变化小于3mm/d且变化趋势收敛的情况下，显示出本次纠偏的检测成果初步符合合格；若观测数据不符合要求，则显示出本次发生异常偏位的水工构筑物整体稳定性没有达到合格的要求，需要分析观测数据再进一步的加固处理。

本发明实施例中，所述所述方法还包括步骤十、纠偏的验收：在步骤九的纠偏检测达到合格要求后，进行所述板桩的负荷检查；通过在所述板桩的偏移反侧依设计荷载增加荷载量，并利用所述深层水平位移观测点进行稳定观测。

本发明实施例中，所述步骤一中，通过对所述板桩的偏移侧回填砂石形成反压，并移除所述水工构筑物附近的附加外荷载以进行减荷处理，使所述板桩的偏移侧及偏移反侧达到荷载平衡。

本发明实施例中，所述步骤二中的查找方式包括进行必要的检测试验，所述检测试验包括标准贯入试验、静力触探试验、现场十字板试验及/或板桩完整性检测。

本发明实施例中，所述步骤三中还包括，通过现场观测数据变化，检验板桩的异常偏位的趋势是否小于3mm/d，以及通过所述板桩完整性的检测，判断所述板桩是否适用于本次纠偏的处理；当前述条件皆符合要求的情况下，进行下一步骤。

本发明实施例中，所述步骤四中的土方开挖工作中，还包括分层进行开挖的厚度，开挖的同时注意观测现场监测数据，若监测数据发生较大的变化，则停止开挖及/或对已开挖的部分进行回填，直至数据稳定。

本发明实施例中，所述步骤五中的抽水纠偏工作还包括：

采取分层抽水，每层抽水厚度为50cm；

抽水过程中保持现场监测，若发生监测数据异常，则立即停止抽水及/或回补水。

本发明实施例中，所述步骤七中回填的土方选自块石、砂或砂土混合料，其中，所述步骤七中还包括对回填的砂石料进行增加密实效果检测，并在回填砂石料达到预设密实效果重覆进行增加密实工作及增加密实效果检测。

本发明实施例中，所述步骤十还包括，观测频率不少于1次/2～3天，观测周期为2～3周。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

本发明方法根据水工构筑物整体稳定性情况、板桩结构单元的相对位置和完整性情况，以及结合现场最常见的施工措施，在全过程监测的状态下，开创的一种水工板桩纠偏处理方法。通过现场的检测、观测数据以及理论分析，判断出水工构筑物发生异常偏位的原因，从根源着手，清除工程隐患。而且本发明方法具有纠偏装置均为常见的施工机械，采用的工艺简单，实施成本非常低，操作性较为方便，相对环境的影响较小，纠偏的成功率较高，纠偏的效率高能较大缩短实施的工期，纠偏过程稳妥安全，纠偏后能避免板桩单元的纠偏处理安全风险，纠偏后能定量分析纠偏效果为验收提供了有力的保障，弥补了常规纠偏处理中的不足，对于水工构筑物板桩发生异常偏位处理提供了一种新的纠偏处理方法，具有较高的应用价值。

附图说明

图1是临水构筑物的板桩单元发生异常偏位的结构示意图。

图2是本发明水工板桩纠偏方法的步骤一至步骤三的施工结构示意图。

图3是本发明水工板桩纠偏方法的步骤四的施工结构示意图。

图4是本发明水工板桩纠偏方法的步骤五的施工结构示意图。

图5是本发明水工板桩纠偏方法的步骤六至步骤八的施工结构示意图。

图6是本发明水工板桩纠偏方法的步骤九的施工结构示意图。

图7是本发明水工板桩纠偏方法的步骤十的施工结构示意图。

具体实施方式

为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。

请参阅图1至图7，本发明提供一种水工板桩纠偏方法。如图1所示，显示临水构筑物的板桩单元发生异常偏位的结构示意图，所述水工构筑物具有路侧与临水侧，所述板桩沿设计前沿线设置于水工构筑物的路侧与临水侧的交接处，且所述水工构筑物还具有相对的偏移侧及偏移反侧，定义“偏移侧”指的是板桩偏位趋势的方向，“偏移反侧”指的是板桩偏位趋势相反的方向。

本发明方法的步骤包括稳定异常偏位趋势、安全性评估、纠偏前的准备、卸载土方、抽水纠偏处理、临时固定板桩、回填土方、恢复外观、纠偏的检测及纠偏的验收。其中：

步骤一、稳定异常偏位趋势，如图2所示，在所述水工构筑物中靠近所述板桩的附近设置深层水平位移观测点，以对发生异常偏位的板桩进行测量位置和标高；并在所述板桩的偏移侧回填砂石料，回填至所述板桩的临水侧地基标高大致与路侧地基标高相同。

于本发明实施例中，所述步骤一中回填的在所述板桩的偏移侧的砂石料以中粗砂为佳。进一步地，所述步骤一通过对所述板桩的偏移侧回填砂石形成反压，并移除所述水工构筑物附近的附加外荷载以进行减荷处理，使所述板桩的偏移侧及偏移反侧达到荷载平衡，以便稳定异常偏位趋势，使得水工构筑物处于稳定状态。

步骤二、安全性评估，如图2所示，对所述水工构筑物的整体稳定性进行评估，查找发生异常偏位的主要影响因素。

于本发明实施例中，所述步骤二中的查找方式包括进行必要的检测试验，所述检测试验包括但不限定于标准贯入试验、静力触探试验、现场十字板试验及/或板桩完整性检测等。

步骤三、纠偏前的准备，如图2所示，确认现场深层水平位移观测点的变化是否已得到抑制以及所述板桩的完整性是否达到合格条件，当前述条件确认达标并将所述水工构筑物上的既有结构凿除后露出板桩顶部后，进行板桩纠编工作。

于本发明实施例中，所述步骤三中还包括，通过现场观测数据变化，检验板桩的异常偏位的趋势是否小于3mm/d，以及通过所述板桩完整性的检测，判断所述板桩是否适用于本次纠偏的处理；当前述条件皆符合要求的情况下，进行下一步骤。

步骤四、卸载土方，如图3所示，对所述板桩的偏移反侧进行土方开挖，并根据深层水平位移观测点的观测值确定开挖的深度。所述步骤四中的土方开挖工作中，若深层水平位移观测点变形较大位置的深度为4-5m时，采用长臂钩机直接开挖放坡；若深层水平位移观测点变形较大位置的深度超过5m，先采用旋挖钻机或挖槽机再配合长臂钩机开挖。

进一步地，所述步骤四中的土方开挖工作中，还包括分层进行开挖的厚度，开挖的同时注意观测现场监测数据，若监测数据发生较大的变化，则停止开挖及/或对已开挖的部分进行回填，直至数据稳定；且开挖的边界与所述板桩保持10cm～20cm的距离，以保护板桩的安全。

步骤五、抽水纠偏处理，如图4所示，在卸载土方进行纠偏后，根据深层水平位移观测点观测获取所述板桩的数据，若未达到预设的纠偏后位置范围时，进行抽水纠偏工作，若已达到预设的纠偏后位置范围则直接进行下一步骤；其中，所述抽水纠偏指通过减少板桩偏移反侧的水位，使板桩整体复位的纠偏手段。

所述步骤五中的抽水纠偏工作，包括在板桩的偏移反侧，布置一定数量的抽水机，并在抽水降低所述板桩的偏移反侧的水平的同时，通过深层水平位移观测点观测所述板桩的变形的情况。具体地，于本发明实施例中，抽水纠偏时的抽水降幅，以每次降低50cm为一个幅度值，且严禁一次降幅太多，避免造成对板桩的不安全。

此外，所述步骤五中的抽水纠偏工作还包括：采取分层抽水，每层抽水厚度为约50cm；抽水过程中保持现场监测，若发生监测数据异常，则立即停止抽水及/或回补水。

步骤六、临时固定板桩，如图5所示，将夹桩装置安装于已达到预设的纠偏效果的板桩顶部，使复位后的板桩与没有发生偏位的板桩通过所述夹桩装置连接形成板桩墙。

步骤七、回填土方，如图5所示，根据步骤二查找出的异常偏位发生原因，对所述水工构筑物进行整体加固；将步骤四开挖的土方回填至所述板桩的偏移反侧。

于本发明实施例中，所述步骤七中回填的土方选自块石、砂或砂土混合料，其中，所述回填料以直径大于10cm的块石为佳；此外，所述步骤七中还包括对回填的砂石料进行增加密实效果检测，并在回填砂石料达到预设密实效果重覆进行增加密实工作及增加密实效果检测。于本发明实施例中，特别是在选用砂或砂土混合料进行回填时需要进行所述增加密实效果检测。

步骤八、恢复外观，如图5所示，将水工构筑物的外观进行恢复。

具体地，于本发明实施例中，所述步骤九和步骤十为纠偏的检测和验收，是在恢复水工构筑物外观后，通过观测在水工构筑物的外荷载变化以及施加设计荷载过程中的变形监测数据，判断本次纠偏处理是否达到合格要求。若在这一过程中，变形监测数据变化稳定，数据收敛，则判断达到合格要求。否则，需要进一步的加固处理。

步骤九、纠偏的检测，如图6所示，在恢复的过程中，注意通过深层水平位移观测点持续观测所述板桩的情况；其中，在恢复外观过程中，观测数据稳定的情况下，分层开挖所述板桩的偏移侧土方，每层开挖深度不超过1m，同时观测数据变化情况；进而在分层开挖的过程中，若在深层水平位移变化小于3mm/d且变化趋势收敛的情况下，显示出本次纠偏的检测成果初步符合合格；若观测数据不符合要求，则显示出本次发生异常偏位的水工构筑物整体稳定性没有达到合格的要求，需要分析观测数据再进一步的加固处理。

步骤十、纠偏的验收，如图7所示，在步骤九的纠偏检测达到合格要求后，进行所述板桩的负荷检查；通过在所述板桩的偏移反侧依设计荷载增加荷载量，并利用所述深层水平位移观测点进行稳定观测。

于本发明实施例中，观测频率不少于1次/2～3天，观测周期为2～3周。若深层水平位移变化小于3mm/d，且变化趋势收敛的情况下，则本次纠偏处理满足要求，组织验收，进行下一道工序的施工。若观测数据没有达到要求，则要对观测数据进行分析，找到问题，对水工构筑物进行加固处理后，再进行纠偏的验收工作。

应用案例：

本发明水工板桩纠偏方法的具体应用案例工程是某水工结构工程的直立岸壁段。其位于连接驳船泊位码头和大沉箱码头的过渡段，长度为80m，基础结构包括沉箱、钢管桩和钢板桩。在施工过程中，由于后方回填砂料的影响导致钢管桩和钢板桩发生异常偏位，其最大值达到62cm。通过使用本发明的纠偏处理方法，达到了板桩恢复到允许位置范围。这使得本次纠偏处理过程，降低了实施成本，提高了处理效率，并且避免了纠偏处理过程中对桩身的损坏，最终处理效果较好。

以上结合附图及实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水工板桩纠偏方法，用于在水工构筑物的板桩发生异常偏位时进行纠偏；其中，所述板桩沿设计前沿线设置于水工构筑物的路侧与临水侧交接处，定义所述板桩偏位趋势的方向为所述板桩的偏移侧，所述板桩偏位趋势相反的方向为所述板桩的偏移反侧；其特征在于，所述方法的步骤包括：

步骤一、稳定异常偏位趋势：在所述水工构筑物中靠近所述板桩的附近设置深层水平位移观测点，以对发生异常偏位的板桩进行测量位置和标高；并在所述板桩的偏移侧回填砂石料，回填至所述板桩的临水侧地基标高大致与路侧地基标高相同；

步骤二、安全性评估：对所述水工构筑物的整体稳定性进行评估，查找发生异常偏位的主要影响因素；

步骤三、纠偏前的准备：确认现场深层水平位移观测点的变化是否已得到抑制以及所述板桩的完整性是否达到合格条件，当前述条件确认达标并将所述水工构筑物上的既有结构凿除后露出板桩顶部后，进行板桩纠编工作；

步骤四、卸载土方：对所述板桩的偏移反侧进行土方开挖，并根据深层水平位移观测点的观测值确定开挖的深度；

步骤五、抽水纠偏处理：在卸载土方进行纠偏后，根据深层水平位移观测点观测获取所述板桩的数据，若未达到预设的纠偏后位置范围时，进行抽水纠偏工作，若已达到预设的纠偏后位置范围则直接进行下一步骤；其中，所述抽水纠偏指通过减少板桩偏移反侧的水位，使板桩整体复位的纠偏手段；

步骤六、临时固定板桩：将夹桩装置安装于已达到预设的纠偏效果的板桩顶部，使复位后的板桩与没有发生偏位的板桩通过所述夹桩装置连接形成板桩墙；

步骤七、回填土方：根据步骤二查找出的异常偏位发生原因，对所述水工构筑物进行整体加固；将步骤四开挖的土方回填至所述板桩的偏移反侧；

步骤八、恢复外观：将水工构筑物的外观进行恢复。

2.根据权利要求1所述的水工板桩纠偏方法，其特征在于，所述所述方法还包括步骤九、纠偏的检测：

在恢复的过程中，注意通过深层水平位移观测点持续观测所述板桩的情况；其中，在恢复外观过程中，观测数据稳定的情况下，分层开挖所述板桩的偏移侧土方，每层开挖深度不超过1m，同时观测数据变化情况；进而在分层开挖的过程中，若在深层水平位移变化小于3mm/d且变化趋势收敛的情况下，显示出本次纠偏的检测成果初步符合合格；若观测数据不符合要求，则显示出本次发生异常偏位的水工构筑物整体稳定性没有达到合格的要求，需要分析观测数据再进一步的加固处理。

3.根据权利要求2所述的水工板桩纠偏方法，其特征在于，所述所述方法还包括步骤十、纠偏的验收：

在步骤九的纠偏检测达到合格要求后，进行所述板桩的负荷检查；通过在所述板桩的偏移反侧依设计荷载增加荷载量，并利用所述深层水平位移观测点进行稳定观测。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的水工板桩纠偏方法，其特征在于：

所述步骤一中，通过对所述板桩的偏移侧回填砂石形成反压，并移除所述水工构筑物附近的附加外荷载以进行减荷处理，使所述板桩的偏移侧及偏移反侧达到荷载平衡。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的水工板桩纠偏方法，其特征在于：

所述步骤二中的查找方式包括进行必要的检测试验，所述检测试验包括标准贯入试验、静力触探试验、现场十字板试验及/或板桩完整性检测。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的水工板桩纠偏方法，其特征在于：

所述步骤三中还包括，通过现场观测数据变化，检验板桩的异常偏位的趋势是否小于3mm/d，以及通过所述板桩完整性的检测，判断所述板桩是否适用于本次纠偏的处理；当前述条件皆符合要求的情况下，进行下一步骤。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的水工板桩纠偏方法，其特征在于：

所述步骤四中的土方开挖工作中，还包括分层进行开挖的厚度，开挖的同时注意观测现场监测数据，若监测数据发生较大的变化，则停止开挖及/或对已开挖的部分进行回填，直至数据稳定。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的水工板桩纠偏方法，其特征在于：

所述步骤五中的抽水纠偏工作还包括：

采取分层抽水，每层抽水厚度为50cm；

抽水过程中保持现场监测，若发生监测数据异常，则立即停止抽水及/或回补水。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的水工板桩纠偏方法，其特征在于：

所述步骤七中回填的土方选自块石、砂或砂土混合料，其中，所述步骤七中还包括对回填的砂石料进行增加密实效果检测，并在回填砂石料达到预设密实效果重覆进行增加密实工作及增加密实效果检测。

10.根据权利要求3所述的水工板桩纠偏方法，其特征在于：

所述步骤十还包括，观测频率不少于1次/2～3天，观测周期为2～3周。