奉化地區(qū)橋頭跳車治理施工技術(shù)比選

陸杰 楊勇 中交第四航務(wù)工程局有限公司

1.工程概況

1.1 橋梁概況

山隍路是一條由南向北橫穿中交未來(lái)城示范區(qū)東部邊界的區(qū)域性集散功能次干路，道路線性長(zhǎng)度1781.5m，標(biāo)準(zhǔn)段橫斷面寬36m。本條道路沿線跨越2條規(guī)劃河道，設(shè)置橋梁2座，均為3×13m中橋。設(shè)計(jì)橋梁樁基樁徑為1.20m，共32根樁基，平均樁長(zhǎng)約為32m。

1.2 工程地質(zhì)概況

測(cè)區(qū)工程地質(zhì)條件空間分布上變化不大，平原區(qū)表部為厚度0.5～2.0m的硬殼層，地質(zhì)整體性質(zhì)較為一般，地表表層以下主要為高壓縮性的軟層土質(zhì)，平均厚度為20m，整體性質(zhì)較差，基本為軟土路段。

2.方案比選

為解決工程施工過(guò)程產(chǎn)生的不均勻沉降而停發(fā)的“橋頭跳車”問(wèn)題，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)條件及地質(zhì)概況，項(xiàng)目部經(jīng)過(guò)綜合比選，最終提出了采用釘形雙向水泥土攪拌樁與剛性樁（主要為預(yù)應(yīng)力管樁、旋挖鉆孔灌注樁）的施工工藝，下文從樁基沉降計(jì)算、工期進(jìn)度、質(zhì)量及成本等方面對(duì)比三種工藝：

2.1 樁基沉降計(jì)算結(jié)果對(duì)比

（1）沉降控制目標(biāo)：山隍路為城市次干路，按規(guī)范橋臺(tái)路堤相鄰沉降應(yīng)≤0.2m。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：路面結(jié)構(gòu)層厚度為0.68m，路基填高1.8m；車輛荷載：城-A；地基總沉降計(jì)算方法采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算；主固結(jié)沉降計(jì)算方法采用e-p曲線法；沉降計(jì)算考慮超載：超載產(chǎn)生的地基附加應(yīng)力采用直接法計(jì)算，沉降修正系數(shù)為1.200，沉降計(jì)算的分層厚度為0.500m，分層沉降輸出點(diǎn)距中線距離為0.000m，壓縮層厚度判斷應(yīng)力比為15.000%；基底壓力計(jì)算方法:通過(guò)對(duì)地表以下1.4m、4.8m、16.8m、19.3m四部分土層進(jìn)行土層相關(guān)參數(shù)（主要為重度、飽和重度、地基承載力、快剪C、快剪φ、固結(jié)快剪φ）進(jìn)行計(jì)算。

（3）計(jì)算結(jié)果：①釘型雙向水泥攪拌樁，布置形式為三角形間距2.2m、直徑0.5m樁長(zhǎng)12m、樁土應(yīng)力比3.5、樁抗剪強(qiáng)度為0.54kPa，沉降計(jì)算結(jié)果為：路面竣工后，基準(zhǔn)期內(nèi)的殘余沉降量為13.4cm；②靜壓預(yù)應(yīng)力管樁，未存在剛性承臺(tái)、正方形布置間距2.4m、樁長(zhǎng)16m、直徑0.4m、壁厚95mm，沉降計(jì)算結(jié)果為：路面竣工后，基準(zhǔn)期內(nèi)的殘余沉降量為1.7cm；③旋挖鉆孔灌注樁，未存在剛性承臺(tái)、正方形布置間距2.4m、樁長(zhǎng)16m、直徑0.4m，沉降計(jì)算結(jié)果為：路面竣工后，基準(zhǔn)期內(nèi)的殘余沉降量為1.6cm。

基于樁基沉降計(jì)算結(jié)果可知：三種樁基殘余沉降量計(jì)算數(shù)值中，靜壓預(yù)應(yīng)力管樁和旋挖鉆孔灌注樁控制較好，相同直徑下沉降控制差別不大。

2.2 施工進(jìn)度和機(jī)械設(shè)備對(duì)比

根據(jù)本項(xiàng)目一般路基段及橋梁樁基施工經(jīng)驗(yàn)以及本公司過(guò)往項(xiàng)目積累的施工經(jīng)驗(yàn)，此類地質(zhì)條件下，三種樁型施工效率如表1所示。

表1 不同樁型施工效率對(duì)比分析

由表1可以看出，在同等工程量條件下，靜壓預(yù)應(yīng)力管樁施工效率最為高效，但是存在靜壓樁機(jī)施工設(shè)備占地面積大，場(chǎng)地要求高的缺點(diǎn)；旋挖鉆孔灌注樁，施工效率較低，施工設(shè)備占地適中，但是成本投入較高；釘型攪拌樁施工效率最低，但是設(shè)備占地小，可以通過(guò)增加設(shè)備套數(shù)的方式提高生產(chǎn)效率。

2.3 施工質(zhì)量控制情況對(duì)比

釘型雙向水泥攪拌樁和旋挖鉆孔灌注樁施工過(guò)程中，各項(xiàng)施工參數(shù)控制要求嚴(yán)格，人力資源投入大，成樁后施工檢測(cè)繁瑣，施工質(zhì)量控制難度大，而且容錯(cuò)率低，容易導(dǎo)致返工。靜壓預(yù)應(yīng)力管樁工藝，成品樁專業(yè)廠家制作，制作過(guò)程環(huán)境可控，半成品質(zhì)量可靠性強(qiáng)，沉樁施工過(guò)程監(jiān)控簡(jiǎn)單，檢測(cè)方式簡(jiǎn)便，施工質(zhì)量控制相對(duì)難度小。

2.4 施工環(huán)保情況對(duì)比

釘型雙向水泥攪拌樁和旋挖鉆孔灌注樁施工過(guò)程中，需要制漿，如果沒(méi)有合理進(jìn)行場(chǎng)地布置，規(guī)范各項(xiàng)施工步驟，逐一落實(shí)環(huán)保舉措，現(xiàn)場(chǎng)的施工文明形象難以保證，且對(duì)周圍環(huán)境污染存在一定的隱患。而靜壓預(yù)應(yīng)力管樁工藝步驟較為簡(jiǎn)單，且對(duì)環(huán)境污染基本為零。

2.5 施工成本情況對(duì)比

三種工藝中，盡管釘型雙向水泥攪拌樁耗費(fèi)成本最低，但無(wú)法有效保證軟基處理質(zhì)量；而旋挖鉆孔灌注樁及靜壓預(yù)應(yīng)力管樁兩者軟基處理效果好，但存在施工成本高的情況。

2.6 工藝比選結(jié)果

寧波市奉化區(qū)城市綜合開發(fā)EPC項(xiàng)目，市政基建工程總體要求“短平快”，以便為后續(xù)的地塊建設(shè)以及配套設(shè)施建設(shè)等提供交通保障，同時(shí)開發(fā)建設(shè)過(guò)程中重載車輛頻繁密集。為保證路橋工程施工質(zhì)量，控制橋頭跳車現(xiàn)象，經(jīng)多方面綜合考慮，該橋頭處理建議采用預(yù)應(yīng)力管樁復(fù)合地基法。

3.預(yù)應(yīng)力管樁施工應(yīng)用效果

3.1 軟基處理平面及縱斷面布置

本地段次干路橋頭路基處理設(shè)置加固段及三級(jí)過(guò)渡段。加固段樁間距為1.8m，樁長(zhǎng)14～24m，加固段管樁穿透軟土層，樁頂設(shè)置樁帽（1.2m×1.2m）；第一級(jí)過(guò)渡段樁間距為2.0m，樁長(zhǎng)減小2～4m，樁頂設(shè)置樁帽（1.2 m×1.2 m）；第二級(jí)過(guò)渡段樁間距2.2 m，樁長(zhǎng)減小2～4 m，樁頂設(shè)置樁帽（1.2m×1.2m）；第三級(jí)過(guò)渡段樁間距為2.4m，樁長(zhǎng)減小2～4m，樁頂設(shè)置樁帽（1.2m×1.2m），最終與一般路段釘形雙向水泥攪拌樁連接。

3.2 預(yù)應(yīng)力管樁施工控制要點(diǎn)

（1）預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)場(chǎng)前需對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，確保其質(zhì)量合格且滿足工程需求后方可投入使用。

（2）做好場(chǎng)地平整工作，確保樁機(jī)設(shè)備施工安全和質(zhì)量控制。

（3）施工期間同樣也要做好檢測(cè)工作，其中重點(diǎn)控制壓樁速度，此外，若樁身或機(jī)架垂直度存在偏斜情況，需采取相應(yīng)的糾偏措施。

（4）接樁處理方式必須符合規(guī)范和設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定，接樁應(yīng)采用鋼端板焊接，且保證樁段頂端高出地面約0.5～1m的距離。接樁拼接處坡口槽電焊應(yīng)分3層對(duì)稱進(jìn)行，內(nèi)層焊必須全部清理干凈后，才能施焊外一層。焊接時(shí)應(yīng)采取措施減小焊接變形，焊縫應(yīng)連續(xù)飽滿（滿足二級(jí)焊縫要求），焊后應(yīng)及時(shí)清除焊渣，檢查焊縫飽滿程度。焊接建議采用CO2氣體保護(hù)焊。若現(xiàn)場(chǎng)條件不具備CO2氣體保護(hù)焊采用手工焊接時(shí)，焊條應(yīng)采用E4300～E4313，焊縫質(zhì)量不應(yīng)低于二級(jí)。

（5）送樁要求：送樁前為采用水準(zhǔn)儀量測(cè)原始地面標(biāo)高，并作好樁身標(biāo)記，送樁過(guò)程中相關(guān)工作人員做好監(jiān)測(cè)記錄工作，動(dòng)態(tài)檢查糾正送樁的深度以及垂直度。送樁壓力應(yīng)按設(shè)計(jì)壓樁力的1.3～1.5倍送樁，達(dá)到設(shè)計(jì)高程后持荷（正常壓力）8min并且每分鐘沉降量不宜超過(guò)2mm后方可結(jié)束送樁，樁基施工完成。

（6）做好施工環(huán)境周邊的測(cè)量監(jiān)測(cè)工作，如有異常及時(shí)處理。

3.3 預(yù)應(yīng)力管樁沉降觀測(cè)結(jié)果

施工完成后對(duì)橋頭段管樁沉降進(jìn)行布點(diǎn)觀測(cè)，觀測(cè)點(diǎn)編號(hào)為M1～M6，觀測(cè)日期自2017年9月12日至2018年3月14日經(jīng)過(guò)4次沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)觀測(cè)。經(jīng)六個(gè)月以上沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，沉降數(shù)據(jù)基本趨于穩(wěn)定，無(wú)較大變化，最小沉降量9mm，最大沉降量14mm，完全滿足次干路橋頭路基工后沉降≤20cm的要求，故該處理方案適用于該地段橋頭軟基處理。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，旋挖灌注樁、預(yù)應(yīng)力管樁和釘形雙向水泥土攪拌樁這三種軟基處理的施工方法在效果、時(shí)間以及成本費(fèi)用等各方面均各有利弊，管樁處理效果一定程度上相對(duì)其他處理方法較好，時(shí)間最短且費(fèi)用較為適中；旋挖鉆孔灌注樁以及釘型雙向水泥攪拌樁施工機(jī)械靈活度較高，可以有效避開場(chǎng)地狹小及地上地下構(gòu)造物，但是成樁時(shí)間較長(zhǎng)同時(shí)也不利于質(zhì)量控制，設(shè)計(jì)和施工時(shí)可結(jié)合工期要求、地質(zhì)情況和投資造價(jià)等實(shí)際情況靈活選用。