樁板式路基在高速公路改擴(kuò)建中的應(yīng)用研究

左向前ZUO Xiang-qian

（中鐵二十五局集團(tuán)第二工程有限公司，南京 210000）

0 引言

我國中東部地區(qū)平原居多，用地管理十分嚴(yán)格，土資源嚴(yán)重匱乏，部分地區(qū)土方需跨區(qū)跨市調(diào)配，常存在供應(yīng)不及時，購?fù)临M(fèi)用居高不下等問題，加之高速公路改擴(kuò)建項目征地難，相較傳統(tǒng)填土路基，采用樁板式路基結(jié)構(gòu)優(yōu)勢明顯。

1 工程概況

1.1 項目概況

G36 寧洛高速公路是連接我國東西的交通大動脈，既有高速公路為雙向四車道，于2005 年底建成通車，隨著時間推移已難以滿足通行需求。本次改擴(kuò)建以兩側(cè)拼寬為主，G36 寧洛高速公路明光至蚌埠段改擴(kuò)建工程主體項目TJ-04 標(biāo)，起訖樁號K165+000-K186.905+000，全長21.9km，其中樁板式路基施工范圍K167+017-K173+091兩側(cè)，雙側(cè)共計6182m，如圖1 所示。

圖1 樁板式路基平面圖

1.2 工程技術(shù)概況

樁板式路基采用工廠預(yù)制成型的混凝土高強(qiáng)管樁，先張法施加預(yù)應(yīng)力，左右幅加寬樁板路基結(jié)構(gòu)內(nèi)外側(cè)樁為PHC500AB 型管樁+PRC-I500C 型管樁，樁身混凝土強(qiáng)度等級為C80，單樁豎向承載力設(shè)計值2930kN，采用錘擊法施工，上部通過樁頂連接構(gòu)造或蓋梁和預(yù)制梁板連接，中樁采用樁頂連接件插入梁板預(yù)留孔，對正后澆灌漿料，每聯(lián)端樁連接構(gòu)造采用小蓋梁預(yù)埋鋼板與管樁端板焊接，梁板放置于蓋梁上，板與既有路基連接采用綁扎鋼筋后現(xiàn)澆混凝土。

2 施工工藝

項目總體施工流程為：現(xiàn)場準(zhǔn)備→管樁施工→硬路肩處理→樁頂連接件施工→預(yù)制梁板安裝→后澆帶施工→護(hù)欄施工→監(jiān)控量測。

2.1 管樁施工

預(yù)制管樁進(jìn)場及驗收，清理管樁施工作業(yè)區(qū)障礙物，打樁機(jī)行駛路線范圍內(nèi)的場地用壓路機(jī)碾壓平整、夯實，設(shè)置高程控制點和軸線定位點，開展試樁確定承載力及相關(guān)參數(shù)、管樁的施工工藝工法，測放樁位、插樁、穩(wěn)樁、錘擊沉樁、接樁，沉樁至設(shè)計深度。

2.2 硬路肩處理

測量放線，切縫機(jī)配合挖掘機(jī)路肩開挖，原路面需拆除部分銑刨機(jī)銑刨回收利用，小型壓路機(jī)對拆除完畢路肩進(jìn)行碾壓，薄弱段落進(jìn)行注漿加強(qiáng)，檢測達(dá)到設(shè)計承載力和彎沉要求后方可進(jìn)行后續(xù)施工。利用拆除的波形護(hù)欄立柱，打入老路基部位增加現(xiàn)澆段承載力及縱橫向制動力，澆筑不透水墊層與透水墊層，澆筑C20 墊塊，開展變形監(jiān)測，板與既有路基連接如圖2 所示。

圖2 板與既有路基橫向連接構(gòu)造立面圖

2.3 樁頂連接件施工

樁頂連接包括蓋梁連接和預(yù)制梁板直接連接兩種形式。

2.3.1 樁與蓋梁連接

梁板每隔一定距離設(shè)伸縮縫，伸縮縫下設(shè)蓋梁，聯(lián)端管樁頂與蓋梁底連接方式如圖3 所示，蓋梁底板預(yù)埋環(huán)形Q235 鋼板，預(yù)埋鋼板與管樁端板采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，支座采用新型滑板橡膠支座，支座需工廠預(yù)制，安裝時注意支座主滑動方向應(yīng)為順橋向。

圖3 管樁與蓋梁連接示意圖

2.3.2 樁與板連接

樁頂與板連接如圖4 所示，采用圓形鋼板與樁頂端板進(jìn)行焊接，圓形鋼板上部連接U 型豎筋伸入梁板20cm，并灌入灌漿料予以固結(jié)。管樁外套圓環(huán)鋼管，外表面進(jìn)行涂裝防腐。管樁與外套圓環(huán)鋼管之間應(yīng)設(shè)置橡膠圈，起到減震作用，鋼板與外套圓環(huán)鋼管之間應(yīng)采用角焊縫全焊接連接。

圖4 樁頂與板連接構(gòu)造

2.4 梁板架設(shè)

梁板在預(yù)制構(gòu)件廠完成預(yù)制，當(dāng)預(yù)制梁板達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，即可編號轉(zhuǎn)運(yùn)、存放，存梁臺座支點上墊方木，裝運(yùn)過程中連接牢固，防止移動傾倒。

預(yù)制梁板安裝前，樁頂設(shè)臨時抱箍，管樁上部放置工字鋼作為梁板臨時支撐。預(yù)制板架設(shè)如圖5 所示，架設(shè)應(yīng)按編號及順序開展，從每聯(lián)聯(lián)中樁頂A 板開始吊裝，復(fù)核梁板位置，讓樁頂預(yù)留鋼筋插入梁板預(yù)留孔，澆筑灌漿料。灌漿料達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，拆除起吊裝備。吊裝中跨預(yù)制B板，將其置于相鄰兩片已經(jīng)固結(jié)穩(wěn)定的A 板之間，復(fù)核梁板位置。吊裝邊跨預(yù)制C 板、C’板，使C 板一側(cè)支撐于聯(lián)端蓋梁上，調(diào)整預(yù)制板位置。復(fù)核各預(yù)制梁板位置，澆筑濕接縫，養(yǎng)護(hù)至設(shè)計強(qiáng)度90%后拆除臨時支撐系統(tǒng)，每聯(lián)預(yù)制梁板主體施工后，綁扎鋼筋澆筑護(hù)欄混凝土底座，完成防水鋪裝。

圖5 預(yù)制板架設(shè)圖

2.5 后澆帶施工

為保證橋面面板整體性并限制裂縫開展，后澆帶（1.45m 寬）要求采用C40 現(xiàn)澆無收縮混凝土，以達(dá)到橋面板無收縮裂縫的目的。后澆帶的施工應(yīng)在梁板架設(shè)完成后及時進(jìn)行，在進(jìn)行后澆帶施工時，首先應(yīng)清理后澆帶施工的底部，然后進(jìn)行鋼筋的綁扎，模板的架設(shè)，采取天泵或吊車進(jìn)行澆筑，然后對其表面進(jìn)行收面，并銜接好預(yù)制板，保證橫坡，并在聯(lián)的兩端設(shè)置伸縮縫。

2.6 防撞護(hù)欄安裝

樁板式路基防撞護(hù)欄采用金屬梁柱式護(hù)欄，護(hù)欄底座為現(xiàn)澆鋼筋混凝土，澆筑過程預(yù)埋鋼板與螺栓，護(hù)欄工廠加工成型后完成安裝。

2.7 檢測及監(jiān)控量測

首聯(lián)后澆帶養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，針對樁板式路基結(jié)構(gòu)開展靜載和動載試驗，確定承載力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是否滿足設(shè)計要求。因樁板式路基結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，且對板與路基搭接部分的沉降較為敏感，應(yīng)對搭接部位的變形加強(qiáng)施工期間監(jiān)測和使用期間監(jiān)測，需開展板的水平位移監(jiān)測和板與路基搭接部位的垂直位移監(jiān)測。

3 技術(shù)難點與效果

3.1 預(yù)制管樁質(zhì)量控制

預(yù)制樁施工質(zhì)量對于樁板式工藝至關(guān)重要，項目采用錘擊法沉樁，樁位、垂直度、接樁等工序需重點把控。

3.1.1 樁位控制

預(yù)制管樁施工前，對已有的測量基準(zhǔn)點和基線，與各方復(fù)核認(rèn)定，并定期進(jìn)行復(fù)核，采用兩次校正復(fù)核方式確定樁位，首先放樣定出樁位中心，樁芯位置通過十字交叉法確定，在樁錘定位后開展二次復(fù)核樁位，使用鉛錘校正，使樁錘中心與樁位中心重合。

3.1.2 樁身垂直度控制

調(diào)整樁在兩個方向的垂直度，第一節(jié)樁是否垂直，是保證樁身質(zhì)量的關(guān)鍵。樁身垂直度的控制可采用全站儀，在兩個水平垂直方向控制，同時輔以垂直度尺，在樁身表面測量，用以微調(diào)樁身垂直度。

3.1.3 接樁控制

接樁時下節(jié)樁的樁頭，宜高出地面1-1.3m，下節(jié)樁的樁頭處宜設(shè)導(dǎo)向箍，以便上節(jié)樁就位。管樁焊接前應(yīng)先確認(rèn)接頭部位是否符合要求，焊接宜采用二氧化碳保護(hù)焊，沿樁周對稱進(jìn)行。焊接時宜先在坡口對稱點焊，待上下節(jié)樁固定后拆除導(dǎo)向箍再分層施焊，焊縫應(yīng)連續(xù)、飽滿，雨天焊接時，應(yīng)采取可靠的防雨措施，保護(hù)焊冷卻時間不宜少于8min，嚴(yán)禁用水冷卻或焊好后立即沉樁。

3.2 樁與板連接質(zhì)量控制

樁與板的連接直接關(guān)系路面荷載能否有效傳遞，預(yù)制梁板一定按圖紙做好鋼板預(yù)埋，預(yù)制樁頂按要求做好蓋梁或者鋼板焊接。樁與梁板通過支座連接的，要調(diào)整好支座受力方向，樁與梁板通過預(yù)留孔洞連接的，要控制好灌漿材料，采用自流平高強(qiáng)灌漿料。

濕接縫施工好壞對于橋面整體性至關(guān)重要，為降低后續(xù)混凝土開裂導(dǎo)致橋面出現(xiàn)收縮裂縫，濕接縫采用無收縮性混凝土，提高預(yù)制梁板使用壽命。

3.3 板與既有路基質(zhì)量控制

梁板與路肩搭接部分搭接寬度與地基承載力均應(yīng)滿足設(shè)計要求，工后沉降不大于1.0cm，既有路肩通過夯實、注漿等工藝完成病害處理，現(xiàn)澆段內(nèi)兩排鋼立柱嚴(yán)格按圖紙打拔，控制插入路基長度，下墊層采用不透風(fēng)混凝土保護(hù)既有路基，上墊層采用透水混凝土防止積水，現(xiàn)階段與梁板鋼筋綁扎焊接符合設(shè)計要求，并及時澆筑高標(biāo)號混凝土，提高梁板與既有路基整體性。

3.4 產(chǎn)生效益

以本項目6182m 樁板式無土路基為例，按照傳統(tǒng)填筑路基需占用周邊廠房、林地及耕地約65 畝，回填土20萬方，未考慮拆除廠房下，預(yù)計發(fā)生征地補(bǔ)償費(fèi)用390 萬元，預(yù)估土源購置費(fèi)600 萬元，減少各項資源占用費(fèi)990萬元。項目地處平原，土源供應(yīng)多為市區(qū)開挖土方，存在不持續(xù)性，土方回填周期長且受雨季影響大，樁板式路基多采用預(yù)制拼裝工藝，較傳統(tǒng)土方填筑工期預(yù)計縮短20%。

4 結(jié)論

通過蚌明高速改擴(kuò)建樁板式路基的應(yīng)用分析，樁板式結(jié)構(gòu)提高了拼寬路基剛度，降低了后期不均勻沉降，減少了對既有建筑物、耕地及填土等資源的消耗與破壞，解決了當(dāng)下環(huán)境保護(hù)要求高的問題，與常規(guī)路基相比，樁板式結(jié)構(gòu)具備工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化等施工特點，使施工質(zhì)量得到保障，施工效率明顯提高。隨著日益增多的出行需求，對既有高速公路改擴(kuò)建勢必成為一種趨勢，實現(xiàn)快速裝配式施工將是我們研究的方向，樁板式結(jié)構(gòu)需不斷實踐優(yōu)化，探索出一套更經(jīng)濟(jì)、更高效、更耐用的施工技術(shù)，為以后的高速公路施工提供經(jīng)驗借鑒。