樁板式路基在高速公路中的應用研究

徐 昕

蘭州博文科技學院 甘肅蘭州 730101

某工程全線樁板式路基共計12.3km，17 段，樁板式路基每一節段的跨徑為6m，下部采用先張法預應力高強（C80）混凝土管樁，通過錘擊法將混凝土管樁打入原地面（原地面以下的管樁型號為PRC- I500AB，原地面以上的柱型號為PHC500AB）[1]。上部結構采用預制的混凝土板，標準板厚260mm、加腋板厚500mm，吊裝后通過現澆濕接縫的方式連接成一個整體。

1 樁板式路基適用范圍及優點

（1）適用于環保要求高的部位。樁板式路基相比較常規路基具有占地面積小，減少了道路和取土場的大開挖，降低了對生態環境的破壞。路基施工過程中需修建便道，且一般路基的邊坡坡率為1∶1.5，按照路基填筑高度8m 計算，坡頂到坡腳的水平距離為12m，樁板式路基征地時只需考慮梁板的投影面積即可，減少了征地面積。

（2）適用于改擴建工程。樁板式路基具有沉降小、穩定性強的特點，改擴建工程中在不阻斷交通的前提下直接進行拼寬施工。常規路基需要交通導改、開挖臺階、鋪設土工格柵等工序進行拼寬，工序繁多、復雜，且拼寬后存在沉降的風險[2]。

（3）投入機械少。樁板式路基的預應力管樁和預應力梁板均在預制場模筑（半成品）后運輸到施工現場進行拼裝即可。常規路基施工需要將筑路材料運輸至施工現場，采用壓實機械將其分層碾壓密實。

（4）工程造價低。通過人、機、料、法、環等方面對樁板式路基與常規路基進行了工程造價分析，分析結果顯示前者相比較后者工程造價減少20%[3]。

2 樁板式路基工程的施工簡述

樁板式路基是通過橋梁工程演變而來的一種路基結構形式，其主要的組成部分是管樁和預制的梁板，通過現澆混凝土將其連接在一起承受上部交通運輸帶來的荷載。樁板式路基的管樁施工有兩種形式：第一種是利用旋挖鉆成孔，放入鋼筋籠現澆成樁；第二種是利用壓樁機將預制的管樁緩慢打入孔內，上下相鄰兩節管樁采用焊接的方式固定。兩種形式均通過樁體四周的摩阻力來抵抗垂直方向的荷載。本工程樁板式路基的下部結構采用預制管樁，按照設計圖紙深度采用壓裝機打入原地面以下，通過梁板預留孔后澆C50 補償收縮混凝土與預制板實現固結。

3 樁板式路基工程的施工工藝

3.1 施工準備

（1）施工前認真檢查所以機械設備的性能，確保施工過程中運轉正常。

（2）管樁質量要求：正式打入前選定具有代表性的路段開展試驗段施工，打入過程中打樁機輸出給管樁的壓力不得超過混凝土強度的50%，管樁錘擊1500 次以內不得發生破損。

（3）壓樁機選型：壓樁機選型時充分考慮地質條件和錘重。錘的重量按照樁基重量的0.5 倍考慮，樁長20m，樁徑500mm，壁厚100mm 的重量為67kN，錘擊重量按為33.5kN。

（4）樁帽選擇：樁帽為圓桶形，套在管樁頂部，長度控制在40cm，樁帽內徑不宜過大，比管樁外徑略大1～2cm。樁墊選用硬質圓木，直徑大于樁徑10cm，厚度控制在15～20cm。錘墊采用橡膠疊加制成，厚度控制在10cm。

3.2 錘擊貫入

（1）壓樁機停放在樁位附近后進行微調，將管樁提起，對準放樣好的樁位，然后安裝樁帽、樁墊及錘墊。開始錘擊時每10 錘量測一次入土深度，并與試驗段參數進行對比分析。

（2）因地表為虛土，剛開始打入時下沉量較大，發生偏位的概率較大。為防止擊打過程中出現偏位，將落錘高度調低，使其勻速進入。管樁打設過程中測量人員隨時復核樁體豎直度，出現偏差后立即停止，指揮作業機械扶正。

3.3 接樁與焊接

兩節管樁的連接采用焊接的形式，焊接處拉拔強度不得低于樁體混凝土強度。當管樁打入至距離原地面1m處停止，安裝導向箍，壓樁機將另一節管樁吊起后緩慢放入導向箍內，焊接前先將兩節管樁外漏部位的鋼筋表面雜質進行清理，焊接時在兩節管樁處進行點焊，焊點控制在6～8 個，拆除導向箍，按照焊接的寬度、厚度進行施焊，焊接完成后應充分冷卻后再進行下一道工序。

3.4 停止沉樁和截樁

3.4.1 停止沉樁

對于停止沉樁可用兩種方式來判定：第一個是管樁按照設計圖紙要求達到設計深度后，即可停止錘擊；第二個是管樁打入一定深度后，錘擊多組無法下沉，邀請相關人員對樁體進行承載力檢測（采用最后3 組，每組擊打10次，樁體打入深度預判地基承載力），承載力滿足設計要求且各方同意后，即可停止錘擊。

3.4.2 截樁

打設管樁過程中如遇到管樁無法打入，需要截樁時，應采用專業的電動鋸樁器。如現場沒有電動鋸樁器時，可先將導向箍卡在截樁位置，然后用小型風鎬或人工將其混凝土鑿除，用液壓鉗將管樁鋼筋截斷。不得采用大錘橫向敲擊管樁，可能會造成被截斷位置下部的混凝土松散，影響整體施工質量。

3.5 現澆接樁施工

3.5.1 支撐系統安裝

支撐系統利用抱箍法將其固定牢固，先確定抱箍位置，在管樁四周設置一圈橡膠墊，然后安裝抱箍，嚴禁抱箍直接與管樁接觸。抱箍與管樁之間設置一道橡膠圈有助于增大摩擦力，同時也可保護管樁不受破壞，確保管樁外觀質量。縱梁采用型鋼，在支點附近焊接加勁肋，為防止型鋼傾覆，設置拉桿系統來保障型鋼相對位置不變并緊靠管柱。

3.5.2 抱箍及橫梁安裝

抱箍安裝前先在地面上將其進行連接，所有螺栓穿入后帶上螺帽，將螺帽與螺母擰至齊平即可，然后將抱箍整體吊裝套在管樁上，抱箍與管樁之間的縫隙用木屑進行臨時緊固。起吊后在抱箍連接繩子，用于控制抱箍方向，防止抱箍撞擊管樁或安全爬梯。起吊至管樁頂部后由工人手扶進行安裝，緩慢放入管樁指定位置，然后對抱箍進行緊固，抱箍緊固時應對稱擰緊，不對稱緊固螺栓會造成受力體系不均勻，承受上部荷載時抱箍可能會滑落。抱箍安裝完成后，在牛腿上放置砂筒，然后安裝工字鋼。

3.5.3 現澆接樁施工方法

（1）鋼筋籠加工與安裝。鋼筋籠在工廠進行集中加工，并懸掛標識標牌，采用自卸車運輸至施工現場。鋼筋籠底部焊接厚5mm 的填芯混凝土托板，所有鋼筋籠主筋均與底板焊接，填心混凝土托板安裝前涂刷一層水泥漿。根據計算，確定鋼筋籠與管樁頂面相交位置，在此交接面上施焊鋼筋籠定位筋，定位筋架在管樁上，定位鋼筋籠標高。在鋼筋籠進入管樁部分上緣設一道圓形砼墊塊，每道3 個。

（2）外套鋼管與膠條安裝。根據測量放出外套鋼管安裝標高，采用汽車吊吊運配合人工安裝，套管采用M20六角螺栓與PRC 管樁固定，管底將管壁與管樁端板進行焊接，頂部按設計安裝橡膠條。

（3）面板吊運、安裝。所有梁板按照安裝的位置不同，可分為Ⅰ號板、Ⅱ號板、Ⅲ號板、Ⅳ號板，Ⅰ號板、Ⅱ號板、Ⅲ號板為工廠集中預制，Ⅳ號板為現澆濕接縫，寬度0.3m，Ⅰ號板、Ⅱ號板寬度為2.7m，屬于異形板，中間板厚為26cm，兩端板厚為50cm，Ⅲ號板寬度為1.325m，厚度為50cm。混凝土面板在廠區內預制完成并達到設計強度后，采用與板長度相同或長于板的車輛運輸，車上應設有專用支架。運輸過程中易選用較為平整的線路，合理控制車速，嚴禁突然剎車及猛打方向，對板的邊角進行保護，板與板之間設置一定厚度的稻草或麻絮，防止運輸途中發生碰撞。施工現場存放梁板時應設置指定的存放位置，并進行硬化。運輸到施工現場后，采用吊車將其吊起，在存放區支墊10cm 厚的方木，間距控制在2m，板的疊加高度不得超過3 塊，且疊加時在同一位置設置方木，防止產生偏壓，導致梁板受力不均勻，造成表面裂縫。

安裝順序：Ⅰ號板→Ⅱ號板→Ⅲ號板→Ⅳ號板。其中Ⅱ板為最重板，單塊Ⅱ板重約29.484t，考慮吊車站位在施工便道之上，單幅梁板安裝跨徑為橋面板寬度12.74m，擬采用2 臺25t 吊車進行梁板吊裝。預制板預留6 個吊裝孔，吊裝采用整體吊裝架進行吊裝，吊裝架上設置6 個吊點，正好與預制板預留的6 個吊裝孔對應布置，保證預制板在起吊時各個吊點處垂直受力，有效防止吊索的受力不均現象，確保吊裝過程受力均勻。

3.5.4 梁板吊裝

準備工作就緒后，將鋼絲繩通過吊環與梁板固定，緩慢提升吊鉤，待鋼絲繩逐漸收緊后觀察鋼絲繩受力是否一致，檢查無誤后緩慢提升梁板到指定高度，吊裝過程中應勻速緩慢起吊，梁板應遠離其他結構物50cm 以上。

3.5.5 對位

梁板吊裝至被安裝位置時緩慢降落，下降至1m 時由人工手扶安放，緩慢下降至已安裝完成的支座上，測量人員復核位置，準確無誤后拆除吊鉤及鋼絲繩。

3.5.6 現澆接樁施工

現澆接樁混凝土采用料斗進行澆筑，施工前先清除料斗表面的的雜物，將混凝土放入料斗內，吊車將料斗吊裝至現澆連接處，開啟放料口進行放料，采用插入式振搗棒進行振搗，當混凝土面上升至與路基面板頂面相平時停止澆筑。

4 施工注意事項

（1）當管樁吊起，樁尖對準樁位緩慢下降到達指定位置后，先將落錘提升至0.8～1.0m 位置錘擊管樁1～2次，樁尖進入土體10cm 后用兩臺全站儀呈90°夾角布設，校核樁位的豎直度，偏差控制在±0.5%以內[4]。錘擊開始時應勻速、緩慢擊打，打樁機錘擊10 次，管樁下沉量控制20mm 以內，當打入1m 后落錘高度適當提升，打樁機錘擊10 次，管樁下沉量控制在35mm，打設過程中隨時復核管樁的豎直度，存在偏差后立即校正。

（2）當管樁打入較厚的軟弱層時，如淤泥、回填松軟的軟弱土層，應嚴格控制管樁的下沉速度，采用空錘的方式打設，錘高控制在20cm 以內，管樁內存在水貨淤泥時應在樁身上設置排水孔。如遇到黏土或粉質黏土時，采用連續擊打的方式打入，盡量減少停機時間。

（3）兩節管樁采用焊接的形式連接，管樁表面的預埋件表面桿件整潔，上下節之間的間隙要用鐵片墊實焊牢；焊接時應按多層施焊的措施，減少焊縫的變形，焊縫應連續、飽滿，完成后自然冷卻一定時間開始繼續沉樁，接樁處入土前，要對外露鐵件，進行打磨并涂刷防腐漆。

5 結語

樁板式路基施工工藝具有占地面積小、結構穩定、施工效率高、成本低等特點在公路工程建設領域被廣泛應用，其發展前景必然會帶動公路交通行業的飛速發展，同時也促進了公路沿線經濟的提升。