樁板式路基應(yīng)用分析

周夏

(安徽省交通控股集團(tuán)有限公司 滁天項(xiàng)目辦， 安徽 合肥 230000)

軟土的天然含水量較大、壓縮比高、承載受力性能差，容易變形，易產(chǎn)生較大沉降、側(cè)滑，造成路堤、邊坡不穩(wěn)定。軟土地基處理得當(dāng)，有利于在保障工程質(zhì)量的前提下縮短工期，從而降低工程造價(jià)。軟土地基常用處理方法有換填、旋噴樁、堆載預(yù)壓、強(qiáng)夯、CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁)等，均存在一定局限。軟土地基具有一定深度時(shí)，換填法不經(jīng)濟(jì)、不適用；工期、費(fèi)用較緊時(shí)，堆載預(yù)壓法不適用；周?chē)鼗鶠榛巨r(nóng)田等環(huán)境不能受破壞的情況時(shí)，強(qiáng)夯法不適用；工程概預(yù)算受限時(shí)，CFG樁不適用。CFG樁需嚴(yán)格控制樁體之間的最小距離(至少達(dá)到樁體半徑的3倍)，材料需求量大，費(fèi)用增高，此時(shí)樁板式路基的優(yōu)勢(shì)明顯，可節(jié)約工期、節(jié)省造價(jià)，且軟土地基厚度的影響較小。該方法采用打樁機(jī)械將樁體打入地基中，通過(guò)錨接將樁頂澆筑的砼板與打入地基的樁體緊密連接在一起，共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載，提高路基的穩(wěn)定性。安徽省滁天(滁州—天長(zhǎng))高速公路一標(biāo)段有軟弱土連續(xù)分布，軟土厚度為1.20～10.70 m。該文以該項(xiàng)目為例，開(kāi)展樁板式路基應(yīng)用研究。

1 樁板式路基的工藝流程與質(zhì)量控制措施

1.1 工藝流程

樁板式路基的施工流程見(jiàn)圖1。

圖1 樁板式路基的施工流程

1.2 管樁施工質(zhì)量控制

分階段按時(shí)間先后順序(施工前檢驗(yàn)、施工過(guò)程中檢驗(yàn)、施工后檢驗(yàn))檢驗(yàn)預(yù)應(yīng)力管樁的承載能力，包括樁位、柱長(zhǎng)、樁徑、樁身質(zhì)量等。

1.2.1 施工前檢驗(yàn)

(1) 管樁節(jié)在預(yù)制廠家完成制作，運(yùn)送到工地后，按照設(shè)計(jì)圖紙和質(zhì)量控制要求檢查管樁的出廠合格證、質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、管樁規(guī)格型號(hào)、外觀、端板連接部位等，判斷尺寸偏差是否在允許范圍內(nèi)、有無(wú)破損等。

(2) 管樁的抽查比例根據(jù)樁節(jié)數(shù)確定，抽查數(shù)量≥總樁節(jié)數(shù)的2%，如發(fā)現(xiàn)樁節(jié)不符合質(zhì)量要求，則擴(kuò)大抽查比例(一般是加倍)。若在第二次抽查中再次查出問(wèn)題，則整批管樁節(jié)禁用。單節(jié)樁長(zhǎng)應(yīng)符合《管樁規(guī)格尺寸參數(shù)表》的規(guī)定，超出規(guī)定長(zhǎng)度時(shí)，對(duì)應(yīng)增加預(yù)應(yīng)力銅筋數(shù)量。

(3) 按照《先張法預(yù)應(yīng)力檢查混凝土管樁用端板》檢查樁套箍、端板、接樁時(shí)使用的焊條及電焊坡口的尺寸(逐條檢查)等，端板厚度抽查數(shù)量≥總數(shù)的2%，最少抽查2節(jié)。

(4) 管樁結(jié)構(gòu)鋼筋抽檢樁節(jié)數(shù)不少于2根，抽查內(nèi)容包括螺旋鋼筋直徑、間距、加密區(qū)長(zhǎng)度，預(yù)應(yīng)力鋼筋的根數(shù)和直徑，鋼筋保護(hù)層厚度。

(5) 管樁拖拉和起吊時(shí)需監(jiān)理旁站，檢查各管樁有無(wú)裂縫，有裂縫的管樁不得使用。

(6) 相同廠家生產(chǎn)的不同規(guī)格樁都需送至有相關(guān)資質(zhì)的單位進(jìn)行單節(jié)管樁破壞性試驗(yàn)，每施工5 000 m檢測(cè)一次。查看管樁內(nèi)鋼筋(主要有預(yù)應(yīng)力和螺旋筋)生產(chǎn)廠家的質(zhì)量報(bào)告和管樁生產(chǎn)廠家的抽檢報(bào)告，發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)時(shí)送具備相關(guān)資質(zhì)的檢測(cè)單位重新進(jìn)行檢測(cè)。

(7) 管樁正式施工前進(jìn)行試樁，試樁過(guò)程中進(jìn)行嚴(yán)格控制與檢驗(yàn)，并做好記錄。根據(jù)試樁情況制定管樁施工參數(shù)、特征值和驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 施工過(guò)程檢驗(yàn)

(1) 樁位的放線(xiàn)定位由施工人員和監(jiān)理人員共同進(jìn)行，并注意保護(hù)打樁定位標(biāo)記，防止打樁過(guò)程中標(biāo)記產(chǎn)生移動(dòng)、錯(cuò)位。

(2) 檢查施工機(jī)械的使用性能；檢查打樁位置是否準(zhǔn)確。

(3) 打樁過(guò)程中做好施工記錄，要求記錄及時(shí)、完整、準(zhǔn)確、真實(shí)、字跡清晰，并交由監(jiān)理等人員審核確認(rèn)簽名。

(4) 檢測(cè)樁體是否垂直。在第一節(jié)樁定位時(shí)就檢查其垂直度，偏差率控制在±0.5%范圍內(nèi)；打樁施工過(guò)程中，注意送樁器和樁身的中心軸線(xiàn)始終保持在同一垂直線(xiàn)；樁頭露出地面1.0～1.5 m，采用吊線(xiàn)錘法檢測(cè)露出地面的樁頭垂直度作為該樁樁身的垂直度。樁身垂直度偏差率根據(jù)樁身高度H確定，不得大于H/1 000，樁身中軸線(xiàn)位置偏差不得超過(guò)設(shè)計(jì)位置15 mm。

(5) 在密實(shí)的砂土、粉質(zhì)土及固結(jié)黏土中施工時(shí)，檢查會(huì)不會(huì)產(chǎn)生樁擠土、有沒(méi)有造成樁身上浮。若產(chǎn)生樁擠壓土導(dǎo)致樁身上浮，在沉樁完成后，由監(jiān)理單位檢測(cè)單根樁的樁頂標(biāo)高和全部工程樁完成后的樁頂標(biāo)高，上浮樁頂標(biāo)高測(cè)量與監(jiān)測(cè)由監(jiān)理單位負(fù)責(zé)。打樁過(guò)程中，抽查總數(shù)量20%的單根樁柱進(jìn)行沉樁最終狀態(tài)時(shí)樁頂標(biāo)高檢測(cè)，在全部工程沉樁完成后再次進(jìn)行樁頂標(biāo)高測(cè)量，并與之前測(cè)量的樁頂標(biāo)高對(duì)比，計(jì)算沉樁施工前后標(biāo)高差。如果標(biāo)高差大于1 cm，則繼續(xù)打沉樁，直到預(yù)計(jì)偏差在允許范圍內(nèi)。然后按照上述方法再次進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)單根樁復(fù)打完成時(shí)和全部工程樁復(fù)打完成后的樁頂標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，直至復(fù)打后樁頂上浮量小于10 mm。軟土厚度較大，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的樁分布又較密集，直接檢測(cè)不方便時(shí)，可通過(guò)檢測(cè)6根以上單根樁的水平位移來(lái)判斷。

(6) 檢測(cè)施工對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。

1.2.3 施工后檢驗(yàn)

(1) 沉樁結(jié)束后，檢驗(yàn)最終樁頂高度、所處平面位置、樁身完整度、單根樁的承載受力抗壓性能，若樁身承載受力抗壓性能不太確定，則進(jìn)行樁全截面承載受力抗壓能力測(cè)試。

(2) 沉樁后最終樁頂位置和高程要求準(zhǔn)確，頂面必須平整，預(yù)留孔的水平位置偏差不大于15 mm，樁項(xiàng)高程精度與設(shè)計(jì)位置偏差不超過(guò)5 mm。

(3) 采用低應(yīng)變法檢測(cè)樁身完整性，所有樁基均需檢測(cè)。判斷標(biāo)準(zhǔn)如下：接頭處的焊縫質(zhì)量存在微小缺陷且為受打樁時(shí)直接判斷為Ⅱ類(lèi)樁；如為抗拔樁，需挖開(kāi)缺陷淺部仔細(xì)檢查，若為水平裂縫且長(zhǎng)度不大于樁截面周長(zhǎng)的1/3，判斷為Ⅱ類(lèi)樁；若樁身砼存在裂縫，抗拔樁(需承載水平力)和受打樁(非水平裂縫)可判斷為Ⅲ類(lèi)或Ⅳ類(lèi)樁，缺陷較小的先判斷為Ⅲ類(lèi)樁，最終結(jié)論需通過(guò)挖開(kāi)受損部位并結(jié)合低應(yīng)變波形確定。挖開(kāi)不便時(shí)，可通過(guò)查看樁頂位置準(zhǔn)確與否、樁體垂直與否，結(jié)合地質(zhì)環(huán)境和其他具體情況綜合判定。

(4) 如果不信任低應(yīng)變法測(cè)出的完整性判斷結(jié)果，可使用孔內(nèi)攝像法。

(5) 樁的承載力檢測(cè)。單根樁的垂直方向承載受力性能由靜載試驗(yàn)得出，測(cè)試的單根樁數(shù)量不少于所有樁的2%。如果在試樁階段已進(jìn)行單樁承載受力性能靜載試驗(yàn)和高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法對(duì)比試驗(yàn)(對(duì)比試驗(yàn)數(shù)量不少于3根)，可采用高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法進(jìn)行單樁豎向承力檢測(cè)，檢測(cè)量為總樁數(shù)的10%以上。

(6) 如果施工過(guò)程中爆樁較多，管樁生產(chǎn)廠家和施工單位就樁的出廠質(zhì)量還是施工原因爭(zhēng)執(zhí)不下時(shí)，由業(yè)主單位確定檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行樁體抗壓能力測(cè)試(將樁截成樁長(zhǎng)和樁徑同樣長(zhǎng)度)，確認(rèn)樁體的受壓性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

1.3 預(yù)制板安裝

1.3.1 安裝準(zhǔn)備

(1) 計(jì)劃好運(yùn)輸方式、運(yùn)輸路線(xiàn)，設(shè)置臨時(shí)堆放場(chǎng)地，確保預(yù)制板保管妥善。

(2) 對(duì)已施工完成的預(yù)制構(gòu)件及配件進(jìn)行檢查，查看其砼強(qiáng)度、外觀、規(guī)格、型號(hào)尺寸偏差等是否符合要求。

(3) 測(cè)量放線(xiàn)，準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)構(gòu)件裝配位置。

(4) 再次檢查確認(rèn)構(gòu)件的具體安裝位置、構(gòu)件節(jié)點(diǎn)處的連接構(gòu)造，準(zhǔn)備好臨時(shí)支撐措施并確定其可行性。

(5) 仔細(xì)檢查吊裝設(shè)備，確保吊具安全可操作。

(6) 提前查看確定施工現(xiàn)場(chǎng)的天氣、環(huán)境等條件是否滿(mǎn)足施工需要。

(7) 進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件調(diào)試安裝，根據(jù)調(diào)試安裝結(jié)果改進(jìn)施工工藝。

1.3.2 安裝要點(diǎn)

(1) 上部結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑6 m的預(yù)制鋼筋砼板，不同填土高度對(duì)應(yīng)的樁板路基聯(lián)長(zhǎng)范圍見(jiàn)表1。根據(jù)位置不同，梁板可分為A、B、B′、C、D板，其中D板為0.3 m寬濕接縫，其余為工廠預(yù)制板。A、B、B′板的懸臂端厚度為0.2 m，橫向跨中板的厚度為0.26 m，加腋根部的厚度為0.46 m，所有橫向橋板的寬度均為12.625 m。為加強(qiáng)梁板的剛度，聯(lián)端的C板(位于伸縮縫端)可將橫向跨中板的厚度設(shè)置為0.46 m，即等同于加腋根部的厚度。

表1 不同樁板路基適應(yīng)的聯(lián)長(zhǎng)范圍

(2) 預(yù)制板的平曲線(xiàn)、豎曲線(xiàn)采用高精度的折線(xiàn)，方法如下：通過(guò)調(diào)整預(yù)制板塊之間的夾角及濕接縫尺寸形成豎曲線(xiàn)，通過(guò)調(diào)整濕接縫兩側(cè)的寬度形成平曲線(xiàn)，每跨的平曲線(xiàn)、豎曲線(xiàn)擬合產(chǎn)生的誤差可在濕接縫處進(jìn)行調(diào)整，以減少誤差。預(yù)制板時(shí)根據(jù)平曲線(xiàn)超高設(shè)計(jì)要求采用直線(xiàn)擬合，嚴(yán)格控制預(yù)制板兩個(gè)端面控制點(diǎn)高程，直線(xiàn)擬合引起的橋面錯(cuò)臺(tái)通過(guò)鋪裝調(diào)整。預(yù)制橋面板頂、底面均為水平預(yù)制(橋面無(wú)縱橫坡度)，管樁頂面也為水平結(jié)構(gòu)(無(wú)縱橫坡)，橋面橫坡以預(yù)制橋面中線(xiàn)為基準(zhǔn)線(xiàn)旋轉(zhuǎn)2%而成，管樁頂面與預(yù)制板間的坡度依靠樁板連接構(gòu)造調(diào)整形成。

(3) 預(yù)制板塊分節(jié)段、型號(hào)在工廠預(yù)制，吊裝前將預(yù)制板塊運(yùn)送到需安裝的橋位附近，待濕接縫處鋼筋連接成功后，對(duì)墻式護(hù)欄等附屬設(shè)施進(jìn)行砼現(xiàn)澆，最終成橋。

1.4 濕接縫施工

(1) 濕接縫是確定橋面板和樁體能否緊密連接成整體的關(guān)鍵，需防止砼收縮產(chǎn)生開(kāi)裂，確保樁板結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和安全。

(2) 為預(yù)防收縮產(chǎn)生裂縫，在無(wú)收縮砼中加入膨脹劑MgO。砼尤其是高強(qiáng)度砼對(duì)溫度、干燥度的變化較敏感，會(huì)產(chǎn)生一定收縮，而MgO具有長(zhǎng)效延遲微膨脹的作用，可控制砼的收縮。還可加入有機(jī)合成纖維，提高砼的抗塑性開(kāi)裂及抗干縮性能。

1.5 注意事項(xiàng)

(1) 施工中采用的吊裝平合及B、C板節(jié)段承梁托架由施工單位根據(jù)具體情況自行設(shè)計(jì)，吊裝中需防止操作不當(dāng)對(duì)已完成安裝的樁、板造成損壞，如設(shè)備碰撞、落板不當(dāng)?shù)?。需注意的是，濕接縫寬度有限，預(yù)留鋼筋需錯(cuò)位放置。

(2) 樁板式路基板縱橫向坡度均以樁頂高彈聚合物墊片形成，與土路肩搭接部分(1.45 m寬)地基承載力不小于200 kPa，工后沉降不大于1.0 cm。

(3) 將護(hù)欄立柱至少打入所在砼位置0.1 m，在縫隙處灌注砼，這樣可更好地承載受力，并減少縱向制動(dòng)力。

(4) 濕接縫兩側(cè)的板使用定位裝置精準(zhǔn)確認(rèn)對(duì)接位置，在順利連接后使用砼進(jìn)行現(xiàn)澆。定位裝置焊接之前在周?chē)疟砻娓采w濕土工布，并勤灑水進(jìn)行物理降溫，防止灼傷。

(5) 橋面系施工前對(duì)橋面板進(jìn)行處理，采用真空拋丸的方法清理橋面板表面浮漿，再進(jìn)行防水層、砼鋪裝等施工。

2 樁板式路基經(jīng)濟(jì)效益分析

常規(guī)填土路基的工程造價(jià)和填土高度成正相關(guān)，而樁板式路基的工程造價(jià)受填土高度的限制較小。填土高度h<6 m時(shí)，常規(guī)填土方法的工程造價(jià)低于樁板式路基的工程造價(jià)；填土高度h≥6 m時(shí)，高度越高，樁板式路基比常規(guī)填土路基更能節(jié)約費(fèi)用。滁天高速公路K3+472.5—K4+442.5段為軟土地基，填土高度5～7 m，采用常規(guī)填土路基與樁板式路基的造價(jià)分別見(jiàn)表2、表3。采用樁板式路基能節(jié)約費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)高效，還能減少占地，有利于環(huán)保，社會(huì)效益好。

表2 常規(guī)路基的造價(jià)分析

續(xù)表2

表3 樁板式路基的造價(jià)分析

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)滁天高速公路一標(biāo)段軟弱土地基采用樁板式路基施工工藝的分析，總結(jié)了樁板式路基施工關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量控制要點(diǎn)。樁板式路基可有效提升工程結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定性，有利于節(jié)約后期養(yǎng)護(hù)成本，還能有效減少占地，有利于環(huán)保。對(duì)樁板式路基和常規(guī)填土路基造價(jià)進(jìn)行對(duì)比，平均填土高度h<6 m時(shí)，使用常規(guī)填土路基更節(jié)約造價(jià)；平均填土高度≥6 m時(shí)，使用樁板式路基更節(jié)約造價(jià)。