裝配化無土樁板路基在改擴建高速公路中的應用研究

陸萬富 （安徽省路港工程有限責任公司，安徽 合肥 230011）

1 引言

裝配化無土樁板路基是一種新型的樁板結構，由工廠化預制板、管樁組成的框架結構體系；裝配化樁板結構作為一種創(chuàng)新結構，相對于傳統(tǒng)的路基方案，裝配化樁板路基剛度大，工后沉降?。豢捎糜诖?～8m填土路基拼寬。裝配化樁板路基取消了傳統(tǒng)填筑段路基的放坡寬度，提高了土地利用率，節(jié)省了征地面積；預制面板、管樁可在工廠集中生產(chǎn)，現(xiàn)場組裝，施工速度快。在改擴建高速公路項目中，裝配化無土樁板路基可取消涵洞等結構物接長，原有邊坡防護及排水等附屬設施也可繼續(xù)利用，在加快施工進度同時，充分利用既有結構，節(jié)約工程造價。

2 工藝原理

下部為PHC管樁，樁長根據(jù)樁頂反力與地層工藝原理：裝配化無土樁板式路基下部采用先張法預應力混凝土高強管樁，即PRC-Ⅰ500C型管樁+PHC500AB（100）型管樁的配樁形式，上部PRC管樁長10m；條件進行計算確定。樁身混凝土強度等級C80，一般采用錘擊法或植入法施工。上部通過樁頂與面板連接，樁頂焊接U型筋，通過梁板預留孔澆灌漿料與預制面板實現(xiàn)半固結。面板與路基連接構造采用現(xiàn)澆混凝土及墊塊下設20cmC20透水混凝土墊塊，透水混凝土以下再設10cmC20素混凝土不透水墊層。現(xiàn)澆段橫向與水泥穩(wěn)定碎石基層間設1cm伸縮縫，用高彈聚氨酯灌縫，縫內(nèi)側鋪設2cm厚三維排水土工網(wǎng)。

圖1 標準橫斷面布置圖

圖2 立面布置圖

3 技術特點

①結構體系：裝配化無土樁板式路基為高強框架結構體系，既較好傳遞豎向荷載，又適應溫度、汽車制動力等水平荷載，結構輕盈，造價適中，是介于傳統(tǒng)橋梁與路基之間的一種新結構。

②每一聯(lián)中間設置制動墩可有效承擔水平荷載；樁板以及制動墩和板特有的連接裝置使樁、制動墩和板不完全固結，對溫度變化有較強適應性，保證結構安全。

③樁板式加寬路基段不需設邊坡和排水邊溝。節(jié)約用地，無需填土，軟基段無需換填或加固處理，對路基段兩側水系和周邊環(huán)境影響小。

④施工工藝簡單，可實現(xiàn)快速施工。管樁可委托有資質(zhì)的專業(yè)化廠家生產(chǎn)，采購成品運輸至現(xiàn)場后錘擊或植入；面板就近在專業(yè)化工廠化集中預制，現(xiàn)場安裝，工藝簡單，施工速度快。

⑤工廠化裝配式施工，標準化程度高，質(zhì)量控制有保障。

⑥施工時對原有路基擾動小，對原有道路交通影響小，保證了道路運行安全和施工期間的安全。

⑦樁板式路基與原有路基沉降差異小，克服了拼寬路基與原有路基沉降差異導致的縱向裂縫。

4 適用范圍

樁板式路基在節(jié)約土地，縮短施工周期，控制沉降，減少施工影響方面具有巨大優(yōu)勢，尤其對于改擴建高速項目，有很大推廣價值。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 樁板式路基施工工藝流程

樁板式路基施工工藝流程：施工準備和測量放樣→打樁機就位、調(diào)平→下樁吊裝→垂直度檢查→打擊貫入→吊入上樁，垂直度檢查→焊接接樁→打擊貫入→最終收錘，測定記錄→樁機移位循環(huán)→樁頂連接件→硬路肩切縫及開挖→硬路肩護欄立柱打設→墊層混凝土澆筑→乳化瀝青防水層灑布→三維排水土工網(wǎng)鋪設→透水混凝土澆筑→墊塊澆筑→面板安裝→聚氨酯灌縫→現(xiàn)澆段、濕接縫澆筑→護欄底座澆筑→鋼護欄安裝→聚酯玻纖布鋪設→瀝青面層鋪設。

5.2 操作要點

5.2.1 管樁操作要點

①管樁進場檢驗和施工準備。管樁進場后，必須對管樁產(chǎn)品合格證、規(guī)格和型號、尺寸偏差、外觀質(zhì)量、端板連接部件、管樁結構鋼筋、樁身破損情況等進行檢驗。按設計圖定出樁位中心及護樁，清理平整場地，提供足夠工作面。布跨時綜合考慮標準跨徑及原有構造物的位置，通過適當組合非標準跨徑，使得樁板式路基樁柱位置不干擾原有通道、涵洞等小型構造物。根據(jù)布跨樁位圖合理確定沉樁順序，再次精確測放樁位，并在樁身標示出以米為單位的長度標記。

②試樁與檢驗。在管樁正式規(guī)?；┕で?，進行專項試樁，每公里不少于2根，做好現(xiàn)場試樁全過程控制、檢驗和各項記錄，由四方代表簽認，并將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)反饋設計單位，確定最終單樁承載力特征值、收錘標準、施工驗收標準等參數(shù)；完成后對管樁進行承載力和完整性檢驗。

③吊裝、插樁。吊車配合打樁機采用兩吊點進行吊裝，輕起輕放，人工配合準確卡入，然后移至樁位；施工過程須有專人指揮協(xié)調(diào)。第一節(jié)管樁插入地下，保持位置方向正確；開始輕打，及時用互為垂直的兩軸線方向經(jīng)緯儀動態(tài)觀測垂直度，若有偏差及時糾正、調(diào)平，始終使導架保持豎直。

④打樁。管樁初打時下沉量較大，釆取低錘輕打。隨沉樁加深，沉速減慢，起錘高度可漸增。每根樁宜一次連續(xù)施打完成，以免后期下沉困難；在整個打樁過程中，使樁錘、樁帽、樁身始終保持在同一豎直線上。真實、完整地做好打樁過程記錄。

圖3 現(xiàn)場施工

⑤接樁。接樁時保持新接樁節(jié)與原樁節(jié)軸線一致，施焊面清潔干燥。當下節(jié)樁的上端距地面0.8m左右，即可進行焊接接樁。上節(jié)樁找正方向后，對稱點焊加以固定，然后對稱分層施焊，焊縫飽滿連續(xù)。焊接完畢自然冷卻15min后方可繼續(xù)施打。

5.2.2 面板安裝要點

①面板安裝前，對下部已完結構和待安裝預制構件進行全面檢驗，并標識；復核構件裝配順序、位置、節(jié)點連接構造及縱向鋼抱箍臨時支撐方案等。

②裝配式結構施工前，選擇有代表性的單元進行預制構件試安裝，并根據(jù)試安裝結果及時調(diào)整完善施工方案和施工工藝。

③固定管樁頂部預留鋼筋，澆筑孔內(nèi)補償收縮混凝土，放置高彈性聚合物墊片。

④從一聯(lián)聯(lián)中兩個相鄰的樁頂A板開始起吊，調(diào)整A板位置，使樁頂預留鋼筋準確插入A板預留孔，向孔內(nèi)澆入自流平灌漿料。灌漿施工時，環(huán)境溫度不應低于5℃；當連接部位養(yǎng)護溫度低于10℃時，采取加熱保溫措施。安裝中跨跨中預制B板，將其置于相鄰兩片已經(jīng)固結穩(wěn)定的A板之間；邊跨依次安裝B、C板。

⑤預制面板縱向鋼筋在濕接縫內(nèi)等厚段采用環(huán)形錯開對接，在受力較大的加腋范圍內(nèi)采用焊接連接。

5.2.3 濕接縫（D板）施工要點

圖4 U型鋼筋構造

①無收縮混凝土技術。現(xiàn)澆濕接縫是將預制面板形成整體的關鍵性結構；為保證面板整體性，相鄰面板間澆筑無收縮混凝土，以達到無收縮裂縫的目的。

②高性能無收縮混凝土中摻入微膨脹劑。利用長效延遲微膨脹性能可有效對高強混疑土的溫度收縮及干縮產(chǎn)生明顯的抑制作用。同時，摻加有機合成纖維，顯著提高混凝土抗裂及抗干縮性能。

5.2.4 其它施工要點

①施工中需用的吊裝平臺及B、C板節(jié)段支撐托架除滿足受力計算、便于施工外，應確保樁身的安全和穩(wěn)定，嚴禁發(fā)生吊裝設備碰撞樁身或突然落板對已安裝板造成沖擊；由于濕接縫寬度較小，板預留鋼筋互相錯位疊放，起吊落梁時嚴禁強行施加外力使板就位。

②利用既有波形梁護欄立柱，將其打入至相應位置處現(xiàn)澆混凝土頂面10cm以下，并在立柱內(nèi)灌注混凝土，以增強承載力及制約縱向制動力。

③橋面系施工。面板鋪裝前，采用真空拋丸技術對面板進行處理，清除表面浮漿，清理干凈后進行橋面防水粘結層及瀝青鋪裝層施工。

6 注意事項

6.1 質(zhì)量控制

①樁板式路基縱橫向坡度均以樁頂高彈聚合物墊片形成，與土路肩搭接1.45m寬度范圍，路床頂面綜合回彈模量不小于80MPa。

②管樁檢驗。沉樁下沉到位后，最終樁頂位置和高程控制準確，頂面平整，樁頂高程與樁頂平面位置偏差符合要求。管樁的樁身完整性可采用低應變法檢測，其數(shù)量為總樁數(shù)的100%。工程樁承載力檢測采用靜載荷試驗，檢測單樁豎向承載力在同一條件下檢測樁數(shù)不得少于總樁數(shù)的2%。

6.2 安全控制

①抓生產(chǎn)，首先抓安全，嚴格安全管理，做到違規(guī)必糾，有章可依。

②貫徹執(zhí)行勞動法，嚴格執(zhí)行各工程安全生產(chǎn)技術操作規(guī)程和崗位責任制，遵守安全生產(chǎn)紀律，嚴禁違章指揮、違章作業(yè)。

③堅持進入施工現(xiàn)場必須戴安全帽，高處作業(yè)必須系安全帶、掛安全網(wǎng)、穿防滑鞋，做好洞口、交叉路口的安全防護工作，施工人員不準穿拖鞋進入現(xiàn)場，嚴禁酒后和疲勞上崗。

④面板安裝下方有通道的，設置凈空等安全反光警示標志，濕接縫空檔處鋪滿竹笆防護。安裝好后的面板臨邊及時采用1道/6m高度1.2m鋼管立柱，底部與護欄預埋筋焊接，橫向采用2根通長水平鋼管，采用“十字”扣件與立桿連接，空檔用立面細目網(wǎng)通過鐵絲與鋼管及護欄預埋筋綁扎牢固。