薄壁管樁及土工織物在道路加寬改造中的應用

□文 /趙鐵成

1 工程概況

京津塘高速公路為我國第一條高速公路，老路基路面較窄，為雙向4車道，隨著經濟的發展，交通流量巨大，已經不能滿足通行能力要求。路面加寬為雙向6車道且緊急措施車道加寬為一條車道寬，加寬后的路面極大的提升了通行質量。京津塘高速公路通行多年，路基沉降已經完成，在老路基基礎上加寬，最容易產生不均勻沉降，銜接處較易產生縱向裂縫，大大影響高速公路質量，因此，不均勻沉降成為施工過程中控制的主要因素。為降低不均勻沉降，在施工過程中加寬路基底部采取薄壁管樁處理，加強地基承載力；舊路部分采取開蹬處理，路基開蹬接茬處采取鋼塑土工格柵；路面接茬處采取玻璃纖維土工格柵處理。

2 道路穩定性分析

舊路加寬改造時，由于使用時間和施工方法的問題，新老路基的密實度可能存在不同，因此容易出現不均勻沉降而產生縱向裂縫。因此，在施工中要對地基穩定性和沉降進行分析，加大對沉降的控制，采取有效措施控制路基由于剪切變形而產生的側向位移，從而減小路基的工后沉降，同時增大新修路基的強度，提高抗剪切變形的能力。

3 采取工藝及措施

3.1 邊坡開挖

由于老路邊坡一般不受車輛載荷作用，其密實度不如行車道正下方的路基且邊坡在雨雪的浸潤和綠化草木根系的作用下，使得路基填土松軟，為保障加寬路基質量，決定采取由老路緣石處向內側2 m處開挖臺階。臺階寬度1 m，高0.5 m，見圖1。

圖1 邊坡開挖

3.2 土工織物

3.2.1 鋼塑土工格柵

在原路基面層結構下開蹬處按要求自下而上，逐蹬鋪設土工格柵，鋪設前保證路基填土表面應無硬凸出物，以免穿破土工格柵，從而降低土工格柵的強度，鋪設時應拉直平順，緊貼下承層，不得出現扭曲、褶皺、重疊，其強度最大方向應與線路方向垂直并注意做好搭接，搭接寬度≮20 cm，搭接處應盡量避開錨固反彎端。土工格柵采用U型圓鋼固定。每次鋪設不宜過長，應及時覆蓋，以免長時間暴露或暴曬使其性能老化。當發現土工格柵有破損時，應立即修補好或予以更換。

3.2.2 玻璃纖維格柵

在基層水溫完成后，需要在舊路面層開蹬處鋪設玻璃纖維格柵，鋪設時底面應平整、密實，應平鋪、拉直，不得重疊、卷曲、扭結，相鄰的兩幅土工格柵需搭接0.2 m，沿路基橫向對土工格柵搭接部分每隔1 m用鐵絲進行穿插連接并在鋪設的格柵上，每隔1.5～2 m用U型釘固定于地面。

3.2.3 土工織物作用

土工織物使粒狀填料與網格互相鎖合形成穩定平面，防止填料下陷，有效地分散傳遞載荷防止路面裂紋，具有高抗拉強度、低延伸率，具備在長期載荷的情況下抵抗變形的能力即抗蠕變性。玻纖格柵瀝青具有很高的相容性，從而確保了玻纖土工格柵在瀝青層中不會與瀝青混合料產生隔離，而是牢固的結合在一起。玻纖土工格柵能夠抵抗各類物理磨損和化學侵蝕，還能抵御生物侵蝕和氣候變化，保證其性能不受影響。瀝青混凝土中的集料可以貫穿其中，這樣就形成了機械嵌鎖。這種限制阻礙了集料的運動，使瀝青混合料在受載荷的情況下能夠達到更好地壓實狀態，更高的承重能力，更好的載荷傳遞性能及較小的變形。

4 薄壁管樁

4.1 起吊與儲運

1）管樁的現場堆放應符合下列規定。管樁堆放場地應堅實平整并有排水措施；管樁應按不同規格、長度及施工流程分類堆放，嚴禁混堆；場地許可時宜單層堆放，需疊層堆放時，最下層宜按兩支點位置放在墊木上，墊木支承點應在同一水平面上，底層最外緣管樁的墊木處用木楔塞緊。若堆放地基經特殊處理也可采用著地平放；管樁需疊層堆放時，外徑為400mm的管樁不宜超過3層。

2）管樁吊運應符合下列規定。管樁出廠前應作出廠檢查，其規格、批號、制作日期應符合所供工的驗收批號內容；管樁在吊運過程中應輕起輕放，嚴禁拋擲、碰撞、滾落；管樁吊裝宜采用兩支點法或兩頭鉤吊法，兩支點法的兩吊點位置距離樁端宜為0.21L（L為樁長），吊索與樁段水平夾角≮45°。

3）取樁應符合下列規定。管樁疊層堆放不超過2層時，可利用樁機拖拉取樁；當2層時，對樁的拖地端應加以保護；管樁疊層堆放超過2層時，應用吊機按兩點法的要求取樁，嚴禁拖拉取樁；三點支撐履帶自行式打樁機不得采用拖拉取樁；走管式打樁機拖拉取樁時，鋼絲繩應通過樁架底盤的導向滑輪。

4.2 壓樁

用鋼絲繩綁住樁身單點起吊，小心移入樁機，然后調平樁機，開動縱橫兩向油缸移動樁機調整對中、同時利用相互垂直的兩個方向經緯儀檢查垂直度。第1根樁入土30～50 cm后檢驗和校正垂直度，垂直度控制在0.5%以內，開動壓樁位置，記錄壓樁時間和各壓力表讀數，保持連續壓樁控制壓樁速度1～2 m/min。

4.3 接樁及焊接要求

上下節樁拼接成整樁時，采用端板焊接連接，接頭連接強度不小于樁身強度。接樁時其樁頭應出地面1 m左右，接樁前下節樁的樁加上定位板，然后將上節樁吊放在下節樁端板上，依靠定位板將上下樁接直，其錯位誤差≯2mm；上下樁如有空隙，用楔形鐵片全部墊實焊接牢固；管樁焊接之前上下端表面用鐵刷清理干凈，直至其坡口處刷出金屬光澤；焊接時應分層焊，接口四周先對稱點焊6點，焊接時由2個焊工對稱進行；焊接層數不得少于2層，層間要清理干凈，焊縫應飽滿連續并達到三級焊縫要求；焊接好的樁接頭要自然冷卻，時間不少于8 min，嚴禁用水冷卻。

4.4 送樁

送樁前用水準儀確定地面標高，在送樁桿上做記號，送樁過程中進行跟蹤，動態檢查送樁嘗試。送樁器下端宜設置樁墊，樁墊厚度均勻并與樁頂全斷面接觸，正常情況下按設計壓樁力1.3～1.5倍送樁，送樁達到設計高程后要持續10 min且沉降量不超過2mm/min后方可結束送樁。

4.5 樁帽

樁基施工完后方可進行樁帽施工，采用強度等級C20混凝土現澆，樁頂現澆混凝土樁帽，通過樁塞混凝土與管樁連接，樁帽為正方形，邊長為100 cm，內附鋼筋網片。在樁打入完畢經過檢驗后，開挖樁帽土體，形成土模，對于土質較差的地方，采用鋼模板立模。填芯混凝土等級同樁帽，可以與樁帽一起澆筑，澆筑填芯混凝土前，應先將管內浮漿清除干凈，然后在內壁涂刷水泥漿，以提高填芯混凝土與管樁樁身混凝土的整體性。

4.6 保證措施

1）焊接。管樁接頭端板的寬度不應小于管樁的壁厚，接頭的端面必須與樁身的軸線垂直，接頭的焊縫坡口尺寸應按設計確定，焊條宜采用E4303或E4316焊條。焊接中焊縫直觀無氣孔、無焊瘤、焊縫飽滿。

2）樁長控制及檢查。保證每根樁都達到設計深度。在PTC樁壓入前，應檢查其長度規格和長度組合是否滿足設計文件要求，可以樁的端部用紅色油漆作出長度和樁位標記。壓樁結束后，通過錘球法來檢查樁的打入深度并記錄每個樁位的實測深度。

3）樁身垂直度控制及檢查。壓樁過程中，樁身必須始終保持垂直。施工時應在距樁機約20 m處，成90°方向設置經緯儀各1臺，檢查樁身垂直度并記錄。沉樁時應連續一次將樁沉到設計標高，盡量縮短中間停頓時間，應避免在接近持力層時接樁。

4）施工過程控制及檢查。起吊時，質檢人員應在現場檢查堆放場地、起吊方法，防止樁斷裂或環裂。施工過程中，施工人員均應檢查和記錄靜壓機壓力表讀數、壓樁速度，若出現異常應及時停止分析原因進行處理。送樁時應檢查送樁深度，并復核樁頭標高是否達到設計要求。

施工結束后，若有高出地面的樁頭，應先截樁后移機，嚴禁用壓樁機將樁強行扳斷。

5 總結

經過后期的觀測，新建路基沉降穩定，路面沒有發現反射裂縫，說明土工織物及管樁處理的應用很好地解決了上述問題。