樁板式路基在高速公路改擴建中的應用研究

左向前ZUO Xiang-qian

（中鐵二十五局集團第二工程有限公司，南京 210000）

0 引言

我國中東部地區(qū)平原居多，用地管理十分嚴格，土資源嚴重匱乏，部分地區(qū)土方需跨區(qū)跨市調(diào)配，常存在供應不及時，購土費用居高不下等問題，加之高速公路改擴建項目征地難，相較傳統(tǒng)填土路基，采用樁板式路基結構優(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。本次改擴建以兩側拼寬為主，G36 寧洛高速公路明光至蚌埠段改擴建工程主體項目TJ-04 標，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，雙側共計6182m，如圖1 所示。

圖1 樁板式路基平面圖

1.2 工程技術概況

樁板式路基采用工廠預制成型的混凝土高強管樁，先張法施加預應力，左右幅加寬樁板路基結構內(nèi)外側樁為PHC500AB 型管樁+PRC-I500C 型管樁，樁身混凝土強度等級為C80，單樁豎向承載力設計值2930kN，采用錘擊法施工，上部通過樁頂連接構造或蓋梁和預制梁板連接，中樁采用樁頂連接件插入梁板預留孔，對正后澆灌漿料，每聯(lián)端樁連接構造采用小蓋梁預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)場準備→管樁施工→硬路肩處理→樁頂連接件施工→預制梁板安裝→后澆帶施工→護欄施工→監(jiān)控量測。

2.1 管樁施工

預制管樁進場及驗收，清理管樁施工作業(yè)區(qū)障礙物，打樁機行駛路線范圍內(nèi)的場地用壓路機碾壓平整、夯實，設置高程控制點和軸線定位點，開展試樁確定承載力及相關參數(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，沉樁至設計深度。

2.2 硬路肩處理

測量放線，切縫機配合挖掘機路肩開挖，原路面需拆除部分銑刨機銑刨回收利用，小型壓路機對拆除完畢路肩進行碾壓，薄弱段落進行注漿加強，檢測達到設計承載力和彎沉要求后方可進行后續(xù)施工。利用拆除的波形護欄立柱，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伸縮縫，伸縮縫下設蓋梁，聯(lián)端管樁頂與蓋梁底連接方式如圖3 所示，蓋梁底板預埋環(huán)形Q235 鋼板，預埋鋼板與管樁端板采用二氧化碳氣體保護焊，支座采用新型滑板橡膠支座，支座需工廠預制，安裝時注意支座主滑動方向應為順橋向。

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。管樁外套圓環(huán)鋼管，外表面進行涂裝防腐。管樁與外套圓環(huán)鋼管之間應設置橡膠圈，起到減震作用，鋼板與外套圓環(huán)鋼管之間應采用角焊縫全焊接連接。

圖4 樁頂與板連接構造

2.4 梁板架設

梁板在預制構件廠完成預制，當預制梁板達到設計強度后，即可編號轉運、存放，存梁臺座支點上墊方木，裝運過程中連接牢固，防止移動傾倒。

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

圖5 預制板架設圖

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，以達到橋面板無收縮裂縫的目的。后澆帶的施工應在梁板架設完成后及時進行，在進行后澆帶施工時，首先應清理后澆帶施工的底部，然后進行鋼筋的綁扎，模板的架設，采取天泵或吊車進行澆筑，然后對其表面進行收面，并銜接好預制板，保證橫坡，并在聯(lián)的兩端設置伸縮縫。

2.6 防撞護欄安裝

樁板式路基防撞護欄采用金屬梁柱式護欄，護欄底座為現(xiàn)澆鋼筋混凝土，澆筑過程預埋鋼板與螺栓，護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)護達到設計強度，針對樁板式路基結構開展靜載和動載試驗，確定承載力和結構穩(wěn)定性是否滿足設計要求。因樁板式路基結構受力復雜，且對板與路基搭接部分的沉降較為敏感，應對搭接部位的變形加強施工期間監(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 技術難點與效果

3.1 預制管樁質(zhì)量控制

預制樁施工質(zhì)量對于樁板式工藝至關重要，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

預制管樁施工前，對已有的測量基準點和基線，與各方復核認定，并定期進行復核，采用兩次校正復核方式確定樁位，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)樁的樁頭處宜設導向箍，以便上節(jié)樁就位。管樁焊接前應先確認接頭部位是否符合要求，焊接宜采用二氧化碳保護焊，沿樁周對稱進行。焊接時宜先在坡口對稱點焊，待上下節(jié)樁固定后拆除導向箍再分層施焊，焊縫應連續(xù)、飽滿，雨天焊接時，應采取可靠的防雨措施，保護焊冷卻時間不宜少于8min，嚴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系路面荷載能否有效傳遞，預制梁板一定按圖紙做好鋼板預埋，預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，樁與梁板通過預留孔洞連接的，要控制好灌漿材料，采用自流平高強灌漿料。

濕接縫施工好壞對于橋面整體性至關重要，為降低后續(xù)混凝土開裂導致橋面出現(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滿足設計要求，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)兩排鋼立柱嚴格按圖紙打拔，控制插入路基長度，下墊層采用不透風混凝土保護既有路基，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計要求，并及時澆筑高標號混凝土，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，預計發(fā)生征地補償費用390 萬元，預估土源購置費600 萬元，減少各項資源占用費990萬元。項目地處平原，土源供應多為市區(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制拼裝工藝，較傳統(tǒng)土方填筑工期預計縮短20%。

4 結論

通過蚌明高速改擴建樁板式路基的應用分析，樁板式結構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，解決了當下環(huán)境保護要求高的問題，與常規(guī)路基相比，樁板式結構具備工廠化、標準化、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，樁板式結構需不斷實踐優(yōu)化，探索出一套更經(jīng)濟、更高效、更耐用的施工技術，為以后的高速公路施工提供經(jīng)驗借鑒。