奉化地區(qū)橋頭跳車治理施工技術比選

陸杰 楊勇 中交第四航務工程局有限公司

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，道路線性長度1781.5m，標準段橫斷面寬36m。本條道路沿線跨越2條規(guī)劃河道，設置橋梁2座，均為3×13m中橋。設計橋梁樁基樁徑為1.20m，共32根樁基，平均樁長約為32m。

1.2 工程地質概況

測區(qū)工程地質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，地質整體性質較為一般，地表表層以下主要為高壓縮性的軟層土質，平均厚度為20m，整體性質較差，基本為軟土路段。

2.方案比選

為解決工程施工過程產生的不均勻沉降而停發(fā)的“橋頭跳車”問題，結合工程現(xiàn)場條件及地質概況，項目部經(jīng)過綜合比選，最終提出了采用釘形雙向水泥土攪拌樁與剛性樁（主要為預應力管樁、旋挖鉆孔灌注樁）的施工工藝，下文從樁基沉降計算、工期進度、質量及成本等方面對比三種工藝：

2.1 樁基沉降計算結果對比

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

（2）設計參數(shù)：路面結構層厚度為0.68m，路基填高1.8m；車輛荷載：城-A；地基總沉降計算方法采用經(jīng)驗系數(shù)法進行計算；主固結沉降計算方法采用e-p曲線法；沉降計算考慮超載：超載產生的地基附加應力采用直接法計算，沉降修正系數(shù)為1.200，沉降計算的分層厚度為0.500m，分層沉降輸出點距中線距離為0.000m，壓縮層厚度判斷應力比為15.000%；基底壓力計算方法:通過對地表以下1.4m、4.8m、16.8m、19.3m四部分土層進行土層相關參數(shù)（主要為重度、飽和重度、地基承載力、快剪C、快剪φ、固結快剪φ）進行計算。

（3）計算結果：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12m、樁土應力比3.5、樁抗剪強度為0.54kPa，沉降計算結果為：路面竣工后，基準期內的殘余沉降量為13.4cm；②靜壓預應力管樁，未存在剛性承臺、正方形布置間距2.4m、樁長16m、直徑0.4m、壁厚95mm，沉降計算結果為：路面竣工后，基準期內的殘余沉降量為1.7cm；③旋挖鉆孔灌注樁，未存在剛性承臺、正方形布置間距2.4m、樁長16m、直徑0.4m，沉降計算結果為：路面竣工后，基準期內的殘余沉降量為1.6cm。

基于樁基沉降計算結果可知：三種樁基殘余沉降量計算數(shù)值中，靜壓預應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 施工進度和機械設備對比

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

表1 不同樁型施工效率對比分析

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

2.3 施工質量控制情況對比

釘型雙向水泥攪拌樁和旋挖鉆孔灌注樁施工過程中，各項施工參數(shù)控制要求嚴格，人力資源投入大，成樁后施工檢測繁瑣，施工質量控制難度大，而且容錯率低，容易導致返工。靜壓預應力管樁工藝，成品樁專業(yè)廠家制作，制作過程環(huán)境可控，半成品質量可靠性強，沉樁施工過程監(jiān)控簡單，檢測方式簡便，施工質量控制相對難度小。

2.4 施工環(huán)保情況對比

釘型雙向水泥攪拌樁和旋挖鉆孔灌注樁施工過程中，需要制漿，如果沒有合理進行場地布置，規(guī)范各項施工步驟，逐一落實環(huán)保舉措，現(xiàn)場的施工文明形象難以保證，且對周圍環(huán)境污染存在一定的隱患。而靜壓預應力管樁工藝步驟較為簡單，且對環(huán)境污染基本為零。

2.5 施工成本情況對比

三種工藝中，盡管釘型雙向水泥攪拌樁耗費成本最低，但無法有效保證軟基處理質量；而旋挖鉆孔灌注樁及靜壓預應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 工藝比選結果

寧波市奉化區(qū)城市綜合開發(fā)EPC項目，市政基建工程總體要求“短平快”，以便為后續(xù)的地塊建設以及配套設施建設等提供交通保障，同時開發(fā)建設過程中重載車輛頻繁密集。為保證路橋工程施工質量，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應力管樁復合地基法。

3.預應力管樁施工應用效果

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置加固段及三級過渡段。加固段樁間距為1.8m，樁長14～24m，加固段管樁穿透軟土層，樁頂設置樁帽（1.2m×1.2m）；第一級過渡段樁間距為2.0m，樁長減小2～4m，樁頂設置樁帽（1.2 m×1.2 m）；第二級過渡段樁間距2.2 m，樁長減小2～4 m，樁頂設置樁帽（1.2m×1.2m）；第三級過渡段樁間距為2.4m，樁長減小2～4m，樁頂設置樁帽（1.2m×1.2m），最終與一般路段釘形雙向水泥攪拌樁連接。

3.2 預應力管樁施工控制要點

（1）預應力管樁進場前需對其進行質量檢測，確保其質量合格且滿足工程需求后方可投入使用。

（2）做好場地平整工作，確保樁機設備施工安全和質量控制。

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

（4）接樁處理方式必須符合規(guī)范和設計相關規(guī)定，接樁應采用鋼端板焊接，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分3層對稱進行，內層焊必須全部清理干凈后，才能施焊外一層。焊接時應采取措施減小焊接變形，焊縫應連續(xù)飽滿（滿足二級焊縫要求），焊后應及時清除焊渣，檢查焊縫飽滿程度。焊接建議采用CO2氣體保護焊。若現(xiàn)場條件不具備CO2氣體保護焊采用手工焊接時，焊條應采用E4300～E4313，焊縫質量不應低于二級。

（5）送樁要求：送樁前為采用水準儀量測原始地面標高，并作好樁身標記，送樁過程中相關工作人員做好監(jiān)測記錄工作，動態(tài)檢查糾正送樁的深度以及垂直度。送樁壓力應按設計壓樁力的1.3～1.5倍送樁，達到設計高程后持荷（正常壓力）8min并且每分鐘沉降量不宜超過2mm后方可結束送樁，樁基施工完成。

（6）做好施工環(huán)境周邊的測量監(jiān)測工作，如有異常及時處理。

3.3 預應力管樁沉降觀測結果

施工完成后對橋頭段管樁沉降進行布點觀測，觀測點編號為M1～M6，觀測日期自2017年9月12日至2018年3月14日經(jīng)過4次沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計觀測。經(jīng)六個月以上沉降觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，沉降數(shù)據(jù)基本趨于穩(wěn)定，無較大變化，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.結束語

綜上所述，旋挖灌注樁、預應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、時間以及成本費用等各方面均各有利弊，管樁處理效果一定程度上相對其他處理方法較好，時間最短且費用較為適中；旋挖鉆孔灌注樁以及釘型雙向水泥攪拌樁施工機械靈活度較高，可以有效避開場地狹小及地上地下構造物，但是成樁時間較長同時也不利于質量控制，設計和施工時可結合工期要求、地質情況和投資造價等實際情況靈活選用。