裝配化無(wú)土樁板路基在改擴(kuò)建高速公路中的應(yīng)用研究

陸萬(wàn)富 （安徽省路港工程有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230011）

1 引言

裝配化無(wú)土樁板路基是一種新型的樁板結(jié)構(gòu)，由工廠化預(yù)制板、管樁組成的框架結(jié)構(gòu)體系；裝配化樁板結(jié)構(gòu)作為一種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，相對(duì)于傳統(tǒng)的路基方案，裝配化樁板路基剛度大，工后沉降小；可用于代替3～8m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(yù)制面板、管樁可在工廠集中生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)組裝，施工速度快。在改擴(kuò)建高速公路項(xiàng)目中，裝配化無(wú)土樁板路基可取消涵洞等結(jié)構(gòu)物接長(zhǎng)，原有邊坡防護(hù)及排水等附屬設(shè)施也可繼續(xù)利用，在加快施工進(jìn)度同時(shí)，充分利用既有結(jié)構(gòu)，節(jié)約工程造價(jià)。

2 工藝原理

下部為PHC管樁，樁長(zhǎng)根據(jù)樁頂反力與地層工藝原理：裝配化無(wú)土樁板式路基下部采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土高強(qiáng)管樁，即PRC-Ⅰ500C型管樁+PHC500AB（100）型管樁的配樁形式，上部PRC管樁長(zhǎng)10m；條件進(jìn)行計(jì)算確定。樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C80，一般采用錘擊法或植入法施工。上部通過(guò)樁頂與面板連接，樁頂焊接U型筋，通過(guò)梁板預(yù)留孔澆灌漿料與預(yù)制面板實(shí)現(xiàn)半固結(jié)。面板與路基連接構(gòu)造采用現(xiàn)澆混凝土及墊塊下設(shè)20cmC20透水混凝土墊塊，透水混凝土以下再設(shè)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(shè)1cm伸縮縫，用高彈聚氨酯灌縫，縫內(nèi)側(cè)鋪設(shè)2cm厚三維排水土工網(wǎng)。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置圖

圖2 立面布置圖

3 技術(shù)特點(diǎn)

①結(jié)構(gòu)體系：裝配化無(wú)土樁板式路基為高強(qiáng)框架結(jié)構(gòu)體系，既較好傳遞豎向荷載，又適應(yīng)溫度、汽車制動(dòng)力等水平荷載，結(jié)構(gòu)輕盈，造價(jià)適中，是介于傳統(tǒng)橋梁與路基之間的一種新結(jié)構(gòu)。

②每一聯(lián)中間設(shè)置制動(dòng)墩可有效承擔(dān)水平荷載；樁板以及制動(dòng)墩和板特有的連接裝置使樁、制動(dòng)墩和板不完全固結(jié)，對(duì)溫度變化有較強(qiáng)適應(yīng)性，保證結(jié)構(gòu)安全。

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

④施工工藝簡(jiǎn)單，可實(shí)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(gòu)成品運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后錘擊或植入；面板就近在專業(yè)化工廠化集中預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)安裝，工藝簡(jiǎn)單，施工速度快。

⑤工廠化裝配式施工，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，質(zhì)量控制有保障。

⑥施工時(shí)對(duì)原有路基擾動(dòng)小，對(duì)原有道路交通影響小，保證了道路運(yùn)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(dǎo)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(shì)，尤其對(duì)于改擴(kuò)建高速項(xiàng)目，有很大推廣價(jià)值。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

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(zhǔn)備和測(cè)量放樣→打樁機(jī)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(cè)定記錄→樁機(jī)移位循環(huán)→樁頂連接件→硬路肩切縫及開(kāi)挖→硬路肩護(hù)欄立柱打設(shè)→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(shè)→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(hù)欄底座澆筑→鋼護(hù)欄安裝→聚酯玻纖布鋪設(shè)→瀝青面層鋪設(shè)。

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 管樁操作要點(diǎn)

①管樁進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)和施工準(zhǔn)備。管樁進(jìn)場(chǎng)后，必須對(duì)管樁產(chǎn)品合格證、規(guī)格和型號(hào)、尺寸偏差、外觀質(zhì)量、端板連接部件、管樁結(jié)構(gòu)鋼筋、樁身破損情況等進(jìn)行檢驗(yàn)。按設(shè)計(jì)圖定出樁位中心及護(hù)樁，清理平整場(chǎng)地，提供足夠工作面。布跨時(shí)綜合考慮標(biāo)準(zhǔn)跨徑及原有構(gòu)造物的位置，通過(guò)適當(dāng)組合非標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)造物。根據(jù)布跨樁位圖合理確定沉樁順序，再次精確測(cè)放樁位，并在樁身標(biāo)示出以米為單位的長(zhǎng)度標(biāo)記。

②試樁與檢驗(yàn)。在管樁正式規(guī)模化施工前，進(jìn)行專項(xiàng)試樁，每公里不少于2根，做好現(xiàn)場(chǎng)試樁全過(guò)程控制、檢驗(yàn)和各項(xiàng)記錄，由四方代表簽認(rèn)，并將現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)反饋設(shè)計(jì)單位，確定最終單樁承載力特征值、收錘標(biāo)準(zhǔn)、施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等參數(shù)；完成后對(duì)管樁進(jìn)行承載力和完整性檢驗(yàn)。

③吊裝、插樁。吊車配合打樁機(jī)采用兩吊點(diǎn)進(jìn)行吊裝，輕起輕放，人工配合準(zhǔn)確卡入，然后移至樁位；施工過(guò)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(kāi)始輕打，及時(shí)用互為垂直的兩軸線方向經(jīng)緯儀動(dòng)態(tài)觀測(cè)垂直度，若有偏差及時(shí)糾正、調(diào)平，始終使導(dǎo)架保持豎直。

④打樁。管樁初打時(shí)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(gè)打樁過(guò)程中，使樁錘、樁帽、樁身始終保持在同一豎直線上。真實(shí)、完整地做好打樁過(guò)程記錄。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)施工

⑤接樁。接樁時(shí)保持新接樁節(jié)與原樁節(jié)軸線一致，施焊面清潔干燥。當(dāng)下節(jié)樁的上端距地面0.8m左右，即可進(jìn)行焊接接樁。上節(jié)樁找正方向后，對(duì)稱點(diǎn)焊加以固定，然后對(duì)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(diǎn)

①面板安裝前，對(duì)下部已完結(jié)構(gòu)和待安裝預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行全面檢驗(yàn)，并標(biāo)識(shí)；復(fù)核構(gòu)件裝配順序、位置、節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造及縱向鋼抱箍臨時(shí)支撐方案等。

②裝配式結(jié)構(gòu)施工前，選擇有代表性的單元進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件試安裝，并根據(jù)試安裝結(jié)果及時(shí)調(diào)整完善施工方案和施工工藝。

③固定管樁頂部預(yù)留鋼筋，澆筑孔內(nèi)補(bǔ)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(gè)相鄰的樁頂A板開(kāi)始起吊，調(diào)整A板位置，使樁頂預(yù)留鋼筋準(zhǔn)確插入A板預(yù)留孔，向孔內(nèi)澆入自流平灌漿料。灌漿施工時(shí)，環(huán)境溫度不應(yīng)低于5℃；當(dāng)連接部位養(yǎng)護(hù)溫度低于10℃時(shí)，采取加熱保溫措施。安裝中跨跨中預(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；邊跨依次安裝B、C板。

⑤預(yù)制面板縱向鋼筋在濕接縫內(nèi)等厚段采用環(huán)形錯(cuò)開(kāi)對(duì)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(diǎn)

圖4 U型鋼筋構(gòu)造

①無(wú)收縮混凝土技術(shù)。現(xiàn)澆濕接縫是將預(yù)制面板形成整體的關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)；為保證面板整體性，相鄰面板間澆筑無(wú)收縮混凝土，以達(dá)到無(wú)收縮裂縫的目的。

②高性能無(wú)收縮混凝土中摻入微膨脹劑。利用長(zhǎng)效延遲微膨脹性能可有效對(duì)高強(qiáng)混疑土的溫度收縮及干縮產(chǎn)生明顯的抑制作用。同時(shí)，摻加有機(jī)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(diǎn)

①施工中需用的吊裝平臺(tái)及B、C板節(jié)段支撐托架除滿足受力計(jì)算、便于施工外，應(yīng)確保樁身的安全和穩(wěn)定，嚴(yán)禁發(fā)生吊裝設(shè)備碰撞樁身或突然落板對(duì)已安裝板造成沖擊；由于濕接縫寬度較小，板預(yù)留鋼筋互相錯(cuò)位疊放，起吊落梁時(shí)嚴(yán)禁強(qiáng)行施加外力使板就位。

②利用既有波形梁護(hù)欄立柱，將其打入至相應(yīng)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(qiáng)承載力及制約縱向制動(dòng)力。

③橋面系施工。面板鋪裝前，采用真空拋丸技術(shù)對(duì)面板進(jìn)行處理，清除表面浮漿，清理干凈后進(jìn)行橋面防水粘結(jié)層及瀝青鋪裝層施工。

6 注意事項(xiàng)

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(yàn)。沉樁下沉到位后，最終樁頂位置和高程控制準(zhǔn)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(yīng)變法檢測(cè)，其數(shù)量為總樁數(shù)的100%。工程樁承載力檢測(cè)采用靜載荷試驗(yàn)，檢測(cè)單樁豎向承載力在同一條件下檢測(cè)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(yán)格安全管理，做到違規(guī)必糾，有章可依。

②貫徹執(zhí)行勞動(dòng)法，嚴(yán)格執(zhí)行各工程安全生產(chǎn)技術(shù)操作規(guī)程和崗位責(zé)任制，遵守安全生產(chǎn)紀(jì)律，嚴(yán)禁違章指揮、違章作業(yè)。

③堅(jiān)持進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)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(hù)工作，施工人員不準(zhǔn)穿拖鞋進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，嚴(yán)禁酒后和疲勞上崗。

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