現澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）在海口市濱江西路防治橋頭跳車軟基處理設計中的應用

周俊華

（北京市市政工程設計研究總院海南分院，海南 海口 570100）

1 工程概況

海口市濱江西路在海口市城市道路交通中，起著非常重要的作用，它對于有效分流美蘭機場至主城區交通量，緩解現有主城區海府路及龍昆南路交通壓力，改善海口市交通條件具有重要意義，同時該工程是一項兼具防洪、排水、公園的標志性工程。項目北起長堤路與白龍路交叉路口，向南沿南渡江經國興大道、瓊州大橋、海瑞大橋，南至美蘭區南渡江大橋，全長12.5 km，主路設計行車速度50 km/h，主路雙向四車道，紅線寬度一般路段60 m。K6+375處設置個錢渡橋，該橋水系為海口市市區流往南渡江的支流，橋梁總長42 m，采用鋼筋混凝土連續梁的結構形式。

2 工程地質情況

海口市濱江西路位于南渡江西側，為南渡江河口沖級地帶，且地勢低洼，軟弱地質情況極為復雜。在個錢渡橋水系兩側除表層雜填土及粘土硬殼層外，下層軟弱土厚度深達13.5 m，且有含水量大、孔隙比高、低密度、高壓縮性、低透水性的特點，該類土壓縮沉降量大，排水固結緩慢，地基穩定性差。由于本地段為南渡江入海口，受海洋生物的影響，除具備南方地區一般軟弱地質情況特點外，土質還還有大量貝殼類腐殖質。主要物理力學性質指標見表1。

表1 軟弱地質主要物理力學性質指標表

3 橋頭跳車的危害及軟基處理技術[1-7]

3.1 橋頭跳車的危害

橋頭跳車是道路交通中普遍存在的問題，橋頭跳車是橋梁與路基交界處由于橋頭與路堤的沉降差異，導致橋頭高差，使車輛通過時產生跳躍和沖擊，從而對橋涵和路面造成附加的沖擊荷載，橋頭跳車嚴重影響行車安全，加速橋梁及路面的病害，對道路橋梁的運行影響極大，尤其在一些軟土地基和高路基的地方跳車更為嚴重，給行車帶來了很大隱患，嚴重的跳車現象導致車輛失控易造成交通事故的產生。橋頭跳車問題已成為高等級公路的工程質量和造價的重要影響因素。

3.2 橋頭軟基處理技術

橋頭跳車產生的根本原因是橋梁與道路間的沉降差，采取措施的目的是減少其間沉降差，使其在設計速度下滿足運行期要求。對橋頭軟弱地基進行加固處理是減少沉降差的有效辦法，且須在施工期內完成，降低或縮短運行期沉降（工后沉降），采取經濟合理、快速有效的軟土處理技術是工程界的關注難題，目前主要采用攪拌樁、塑料排水板、袋裝砂井、碎石樁、真空預壓、預制管樁、水泥粉煤灰碎石樁、灌注樁、降低路堤荷載、超載預壓、換填路堤填料、增設橋頭搭板等方法，以上方法往往在處理深度、施工條件、處理費用、處理時間等方面難于滿足工程的需要。

近年來復合地基技術在我國工程建設中的推廣應用已得到了很大的發展。隨著水泥土攪拌樁加固技術在工程中的應用，發展了水泥土樁復合地基的概念。水泥土樁復合地基的應用促進了柔性樁復合地基理論的發展。隨著低強度混凝土樁、CFG樁復合地基等新技術的應用，形成了剛性樁復合地基的概念，剛性樁復合地基由于其剛性特點，與橋梁剛性結構相一致，可以有效解決橋梁與路基交界處的沉降差，從而避免橋頭跳車的不良影響。

4 個錢渡橋橋頭處理方案的選擇

為了確保工程質量及工程工期，避免橋頭跳車的產生，控制橋梁與道路間的沉降差，結合施工條件、施工能力、本地區成熟經驗，共提出三個方案供比選：

（1）現澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）：設計樁徑1 000㎜，樁端置于中砂層以下1 m，壁厚120㎜，設計平均樁長14.8 m，樁距3.5 m，共712根樁，總投資約1 350萬元。

（2）預制混凝土管樁（PHC樁）：設計樁徑500mm，樁端置于中砂層以下3m，設計平均樁長17m，樁距2.2 m，共1 135根樁，總投資1 857萬元。

（3）深層攪拌樁：樁徑500 mm，樁端置于中砂層，設計平均樁長13.8 m，樁距1.2 m，共有2 212根樁，概算總投資1 450萬元。

經過比選及多方論證，得出如下結論：深層攪拌樁在海南地區利用較多，為柔性復合地基，根據經驗，樁長超過10 m，質量就不易控制，成樁質量差，且根據地質報告，軟弱土層中含有大量貝殼類海洋腐殖質，該腐殖質極大地降低了深層攪拌樁水泥水化反應的進行，導致固結困難，進而影響成樁質量，海南沿海地區也有此類失敗工程教訓，故此方案不宜采用；預制混凝土管樁（PHC樁）在工廠預制，運輸到現場，再用錘擊打入，一般超過12 m需要焊接延伸樁長，由于采用焊接方式，連接質量不容易控制，擠土效應大，容易造成相鄰樁傾斜或斷樁，且本施工現場復雜，作業面及進場運輸難度大，施工作業對周邊居民有負面影響，且投資較大，故此方案不宜采用。

考慮到現澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）復合地基技術已在我國部分省市推廣的應用，取得了良好的社會效益和經濟效益，剛性樁復合地基更有利于解決橋梁與路基交界處的沉降差，且有造價優勢。由于施工圖階段承包商已經落實，該承包商具有該施工經驗，因此決定嘗試現澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）復合地基方案，見表2。

5 現澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）工作原理

現澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）技術在設備底盤和龍門支架的支撐下，依靠上部振動頭的振動力，將雙層鋼質套管組成的空腔結構及焊接成一體的下部活瓣樁靴沉入預定的設計深度，形成地基中空的環形域，在腔體內均勻灌注混凝土，之后振動拔管，灌注于內管中土體與外部的土體之間便形成混凝土管樁。成模造漿器在沉樁和拔樁過程中，通過壓入潤滑泥漿保證套管順利工作。活瓣樁靴在管樁打入時閉合，在拔樁時自動分開。該技術吸收了預應力管樁、振動沉管樁和振動沉模薄壁防滲墻等技術的優點，施工工藝簡單，可操作性強，是一種適合于軟土地區的新型高效優質樁型。

6 工程設計及計算

6.1 工程設計要點

（1）設計樁徑1 000 mm，樁端置于中砂層以下1 m，壁厚120 mm，設計平均樁長14.8 m，樁距3.5 m，梅花形布置；

（2）混凝土強度等級C20，混凝土的粗骨料粒徑小于25 mm，混凝土凝固后，將樁頂部中間挖去50 cm，土體樁頂封口材料采用與樁身強度等級相同的混凝土；

表2 FCC樁、PHC樁與深層攪拌樁

（3）樁頂設計高程位于路床小50 cm，其間設置級配砂石墊層，最大墊層粒徑不大于50 mm。墊層每30 cm設置土工格柵，土工格柵抗拉強度不小于50 kN/m，延伸率應小于10%。

FCC樁布置示意見圖1。

圖1 FCC樁布置示意圖

6.2 復合地基計算

根據規范確定的計算公式，本工程計算結果為：

（1）單樁承載力計算：Ra=190.05 kN；

（2）樁身強度驗算：經計算樁身強度為191.18 kN＞190.05 kN，樁身強度滿足要求；

（3）復合地基承載力計算：經計算復合地基承載力為126.47 kPa，滿足地基承載力要求；

（4）復合地基沉降計算：經計算復合地基沉降為沉降為3.54 cm。由于為剛性樁，樁間土的工后沉降主要發生于路堤填筑階段并在樁土荷載調整分擔過程中很快趨于穩定，后期沉降極小，該沉降滿足規范要求。

7 結 語

現澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）技術吸收了預應力管樁、振動沉管樁和等技術的優點，施工工藝簡單，可操作性強，節能環保，擠土效應小，工程投資較小，是一種適合于海南軟土地區的新型高效優質的軟基處理技術，由于它具有剛性樁的特點，與橋梁剛性結構相一致，可以有效解決橋梁與路基交界處的沉降差，從而避免橋頭跳車的不良影響。海口市濱江西路作為海口市的主要交通干道已運行數年，個錢渡橋梁未出現橋頭跳車現象，運行效果良好，該技術在海南軟土地區具有較大的推廣應用價值。