大直徑薄壁筒樁在公路橋頭軟基處理中的應用

王 軍 陳志文

（1、三門縣交通建設管理所，浙江 三門 317100 2、中交公路規(guī)劃設計院有限公司，北京 100088）

1 工程概況

溫嶺市開發(fā)區(qū)位于溫嶺市東部濱海地帶，東臨大海，南面與松門鎮(zhèn)毗鄰，西側緊鄰原老塘堤壩。開發(fā)區(qū)的啟動區(qū)塊位于東海塘南片綜合開發(fā)區(qū)的西南部，總規(guī)劃用地面積為3.29平方公里。規(guī)劃區(qū)內地形高程1.0～1.5m左右，局部遇河道地段為0.5m左右，目前區(qū)內由縱橫向田垠小道劃分成大小不等的養(yǎng)殖塘地塊。該區(qū)道路及橋梁工程包括南北向的航道路、經一路、經二路、經三路、經四路、東西向的緯一路、緯二路、緯三路、緯四路、緯五路、緯六路、緯七路、虎山北路、C一路、C二路、C三路及C四路道路與26座橋梁，其中一座大橋，25座小橋，若干座涵洞。

2 大直徑薄壁筒樁的技術特性

大直徑薄壁筒樁是采用專用機械設備，利用高頻振動在地基中形成大直徑筒形孔，然后配置鋼筋籠并現(xiàn)場灌注混凝土而成的筒形樁。不配置鋼筋的稱素混凝土筒樁。

其特點是：無土拱到有土拱；振動密實砼，使其強度增加；地基土強度增強，摩擦角增大；樁周土及管內土的應力分布外高壓區(qū)，內減壓區(qū)（才能排土）。

浙江杭寧高速公路科研項目組提出的試驗研究報告中指出，對現(xiàn)場施工的薄壁筒樁作了下列檢測，結果如下：

現(xiàn)場開挖，從10根樁開挖的實際情況來看薄壁筒樁內、外壁表面光滑，壁厚均勻，未發(fā)現(xiàn)薄壁塌落、嚴重縮頸等不良現(xiàn)象。

壁厚測量，從開挖6根樁進行鉆探取芯，取芯采用微型取芯機（直徑10cm）,間隔2m自上而下鉆探取芯。從測量結果看，除樁頂附近壁厚部分小于12cm外（設計壁厚12cm）,其余各段厚度在12.0±0.3cm左右，自上而下樁身厚度基本一致，數(shù)據(jù)離散度小。

樁身砼抗壓強度，從3根樁共取3組芯樣制作成10cm×10cm×10cm標準試樣，從抗壓試驗結果看，薄壁筒樁混凝土強度均大于設計值C25,強度分布均勻，自上而下，混凝土強度逐漸提高，下部混凝土由于有較高壓力，密實性、均勻性較上部好。

3 橋頭路基采用筒樁復合地基的優(yōu)越性

3.1 橋頭路堤常出現(xiàn)的弊病及處理方法

軟土地區(qū)的橋頭路基一般為柔性基礎，大多會發(fā)生較大的沉降，這種沉降與橋臺的剛性基礎形成的沉降差，往往比較大而形成跳車現(xiàn)象。這是經常出現(xiàn)的通病，給行車和養(yǎng)護造成很大的影響。造成這樣的原因大致有以下幾方面：首先組成地基土為軟土，軟土具有空隙比高，變形量大，滲透系數(shù)小，固結時間長等特點，在上部荷載作用下，地基會發(fā)生較大的沉降。第二，橋頭地段往往連接橋臺是路堤高的地段，路堤高載重大造成的沉降大。第三，橋頭路堤由于橋頭的影響在填筑的過程中比較難夯實，有的拐角處夯不到，造成填土不實，容易形成較多的沉降。第四，橋臺基礎是剛性基礎，沉降很小，而臺后的路基則是柔性基礎，允許出現(xiàn)一定的工后沉降，本身要求就不一致。由于這些原因，如果在設計中不解決這些問題，往往在橋路連接處出現(xiàn)較大的沉降差，形成跳車現(xiàn)象。

對于這種跳車現(xiàn)象的處理，通常是用地基處理的方法來解決，當然可以在路面鋪設搭接板，但前者方法從本質上去解決為好些。一般的做法是在橋臺后線路一定長度內，如50米設為過渡段，在這段長度內可以采用排水固結法，以設置不同間距和不同長度的排水通道，如塑料排水板上部填土壓載或超載預壓，也可用復合地基法如采用深層攪拌樁、粉噴樁、碎石樁等作為增強體與樁間土形成復合地基，同樣采用不同長度和不同間距來調整整個過渡段。

當大直徑薄壁筒樁發(fā)明后，人們用素混凝土薄壁筒樁作為增強體形成筒樁復合地基來加固橋頭路基收到非常好的效果，杭寧高速公路長興段的大型試驗路堤以充實的資料，從理論到實踐，從技術條件到經濟效益都證明采用大直徑薄壁筒樁復合地基是目前處理橋頭路基最好的方法。

3.2 筒樁復合地基處理橋頭路基的優(yōu)越性

由筒樁和樁間土形成的復合地基，能達到提高地基承載力，減少地基沉降的目的。根據(jù)筒樁的成樁原理及樁身強度，我們認為它是剛性樁，它所形成的復合地基也為剛性樁復合地基。它不同于散體材料樁和柔性樁形成的復合地基。筒樁復合地基設計實際上就是要確定筒樁的樁徑、樁長、樁間距，使形成的復合地基能滿足路基承載力和沉降的要求。

3.3 控制橋基沉降和路基沉降相對一致以解決橋頭跳車的理念

傳統(tǒng)橋梁設計中往往把基礎置于變形極小，幾乎橋基不沉降的剛性基礎概念上，但臺后路堤卻又允許一定沉降的柔性基礎，再加上其他客觀條件的存在，必然造成橋臺跳車問題。解決這一問題的辦法是：采取單一的控制橋臺處路堤沉降，甚至采用預應力管樁加固橋臺處路堤。現(xiàn)在提出橋基在符合現(xiàn)行橋規(guī)的基礎上允許一定程度的沉降，達到橋基與路基沉降趨于同步的理念（確保橋臺沉降要小于路基沉降）。現(xiàn)保留的古橋梁或古建筑物發(fā)生了持續(xù)沉降，但結構仍保持完好，足以說明上述橋基與路基沉降趨于同步的設計理念是完全可行的。

4 橋頭跳車處理方案

4.1 大直徑現(xiàn)澆薄壁筒樁是一種新型的樁基，它具有承載力高、穩(wěn)定性好、沉降小、質量可靠、較好的性價比等特性，用它來做復合地基的增強體組成筒樁復合地基，是比較理想的組合，再加上樁頂砼蓋板及二層土工布，使上部荷載均勻分布。這種做法在杭寧高速公路、杭州繞城公路以及鐵路沿海大通道軟基處理中應用的非常成功。

4.2 在工后沉降控制在10-30cm的前提下，采用調整樁長和樁間距的辦法，使沉降逐漸從橋臺段過渡到一般路基，用50m左右的過渡段克服橋臺與臺后路堤、臺后路堤與一般路堤的不均勻沉降，避免跳車現(xiàn)象。

4.3 根據(jù)工程實例及經驗，現(xiàn)提出2個筒樁方案，分別為不穿透淤泥層（方案一）和穿透淤泥層（方案二）。

方案一：筒樁直徑采用Ф1.0m，壁厚0.12m，素砼C25，樁長分別15m～25m,樁間距分別為3.2m，樁頂蓋板2m×2m×0.4m,蓋板上鋪設二層土格柵。

方案二：筒樁直徑采用Ф1.0m，壁厚0.12m，素砼C25，樁長分別20m～30m,樁間距分別為3.2m，樁頂蓋板2m×2m×0.4m,蓋板上鋪設二層土格柵。

5 結論和建議

5.1 用筒樁復合地基加固橋頭軟土路基是目前解決路堤穩(wěn)定，減小沉降，克服橋頭跳車的較好方法之一。理論研究說明了這種方法的正確性，現(xiàn)場試驗和工程實踐也證明它的較好效果。從溫嶺東海塘兩座橋梁四段橋頭路堤中選取了六個代表性剖面做了驗算，采用固定樁長和樁間距，梅花形布樁，沉降和穩(wěn)定均滿足要求，使橋臺與臺后路堤及臺后路與一般路堤均勻過渡，我們認為可以采用這種設計方案。

5.2 在進一步改善優(yōu)化設計中建議再做另六個斷面的檢算，必要時重新調整筒樁長度和間距，使其更合理。建議在優(yōu)化設計中采用長短樁組合的方式，以長樁主要解決沉降，在滿足設計的條件下降低工程造價。

5.3 采用筒樁作橋梁基礎，理論上是可行的。由于現(xiàn)有樁機適合樁長一般不超過35m，采用雙排樁方案，樁長35m，造價較原方案有所增加。若樁機能改造成，適合打更長的筒樁，則可采用單排樁，樁長41m、42m，造價較原方案更經濟。無論采取以上兩種方案中的哪種，都需進行試樁。

[1]JTG D63-2007公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范.

[2]JTG B01-2003公路工程技術標準.

[3]JTG D60-2004公路橋涵設計通用規(guī)范.