樁板式路基應用分析

周夏

(安徽省交通控股集團有限公司 滁天項目辦， 安徽 合肥 230000)

軟土的天然含水量較大、壓縮比高、承載受力性能差，容易變形，易產生較大沉降、側滑，造成路堤、邊坡不穩定。軟土地基處理得當，有利于在保障工程質量的前提下縮短工期，從而降低工程造價。軟土地基常用處理方法有換填、旋噴樁、堆載預壓、強夯、CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁)等，均存在一定局限。軟土地基具有一定深度時，換填法不經濟、不適用；工期、費用較緊時，堆載預壓法不適用；周圍地基為基本農田等環境不能受破壞的情況時，強夯法不適用；工程概預算受限時，CFG樁不適用。CFG樁需嚴格控制樁體之間的最小距離(至少達到樁體半徑的3倍)，材料需求量大，費用增高，此時樁板式路基的優勢明顯，可節約工期、節省造價，且軟土地基厚度的影響較小。該方法采用打樁機械將樁體打入地基中，通過錨接將樁頂澆筑的砼板與打入地基的樁體緊密連接在一起，共同承擔上部結構荷載，提高路基的穩定性。安徽省滁天(滁州—天長)高速公路一標段有軟弱土連續分布，軟土厚度為1.20～10.70 m。該文以該項目為例，開展樁板式路基應用研究。

1 樁板式路基的工藝流程與質量控制措施

1.1 工藝流程

樁板式路基的施工流程見圖1。

圖1 樁板式路基的施工流程

1.2 管樁施工質量控制

分階段按時間先后順序(施工前檢驗、施工過程中檢驗、施工后檢驗)檢驗預應力管樁的承載能力，包括樁位、柱長、樁徑、樁身質量等。

1.2.1 施工前檢驗

(1) 管樁節在預制廠家完成制作，運送到工地后，按照設計圖紙和質量控制要求檢查管樁的出廠合格證、質量等級標準、管樁規格型號、外觀、端板連接部位等，判斷尺寸偏差是否在允許范圍內、有無破損等。

(2) 管樁的抽查比例根據樁節數確定，抽查數量≥總樁節數的2%，如發現樁節不符合質量要求，則擴大抽查比例(一般是加倍)。若在第二次抽查中再次查出問題，則整批管樁節禁用。單節樁長應符合《管樁規格尺寸參數表》的規定，超出規定長度時，對應增加預應力銅筋數量。

(3) 按照《先張法預應力檢查混凝土管樁用端板》檢查樁套箍、端板、接樁時使用的焊條及電焊坡口的尺寸(逐條檢查)等，端板厚度抽查數量≥總數的2%，最少抽查2節。

(4) 管樁結構鋼筋抽檢樁節數不少于2根，抽查內容包括螺旋鋼筋直徑、間距、加密區長度，預應力鋼筋的根數和直徑，鋼筋保護層厚度。

(5) 管樁拖拉和起吊時需監理旁站，檢查各管樁有無裂縫，有裂縫的管樁不得使用。

(6) 相同廠家生產的不同規格樁都需送至有相關資質的單位進行單節管樁破壞性試驗，每施工5 000 m檢測一次。查看管樁內鋼筋(主要有預應力和螺旋筋)生產廠家的質量報告和管樁生產廠家的抽檢報告，發現疑點時送具備相關資質的檢測單位重新進行檢測。

(7) 管樁正式施工前進行試樁，試樁過程中進行嚴格控制與檢驗，并做好記錄。根據試樁情況制定管樁施工參數、特征值和驗收合格標準。

1.2.2 施工過程檢驗

(1) 樁位的放線定位由施工人員和監理人員共同進行，并注意保護打樁定位標記，防止打樁過程中標記產生移動、錯位。

(2) 檢查施工機械的使用性能；檢查打樁位置是否準確。

(3) 打樁過程中做好施工記錄，要求記錄及時、完整、準確、真實、字跡清晰，并交由監理等人員審核確認簽名。

(4) 檢測樁體是否垂直。在第一節樁定位時就檢查其垂直度，偏差率控制在±0.5%范圍內；打樁施工過程中，注意送樁器和樁身的中心軸線始終保持在同一垂直線；樁頭露出地面1.0～1.5 m，采用吊線錘法檢測露出地面的樁頭垂直度作為該樁樁身的垂直度。樁身垂直度偏差率根據樁身高度H確定，不得大于H/1 000，樁身中軸線位置偏差不得超過設計位置15 mm。

(5) 在密實的砂土、粉質土及固結黏土中施工時，檢查會不會產生樁擠土、有沒有造成樁身上浮。若產生樁擠壓土導致樁身上浮，在沉樁完成后，由監理單位檢測單根樁的樁頂標高和全部工程樁完成后的樁頂標高，上浮樁頂標高測量與監測由監理單位負責。打樁過程中，抽查總數量20%的單根樁柱進行沉樁最終狀態時樁頂標高檢測，在全部工程沉樁完成后再次進行樁頂標高測量，并與之前測量的樁頂標高對比，計算沉樁施工前后標高差。如果標高差大于1 cm，則繼續打沉樁，直到預計偏差在允許范圍內。然后按照上述方法再次進行檢測，對單根樁復打完成時和全部工程樁復打完成后的樁頂標高進行測量，直至復打后樁頂上浮量小于10 mm。軟土厚度較大，圖紙設計的樁分布又較密集，直接檢測不方便時，可通過檢測6根以上單根樁的水平位移來判斷。

(6) 檢測施工對周圍環境的影響。

1.2.3 施工后檢驗

(1) 沉樁結束后，檢驗最終樁頂高度、所處平面位置、樁身完整度、單根樁的承載受力抗壓性能，若樁身承載受力抗壓性能不太確定，則進行樁全截面承載受力抗壓能力測試。

(2) 沉樁后最終樁頂位置和高程要求準確，頂面必須平整，預留孔的水平位置偏差不大于15 mm，樁項高程精度與設計位置偏差不超過5 mm。

(3) 采用低應變法檢測樁身完整性，所有樁基均需檢測。判斷標準如下：接頭處的焊縫質量存在微小缺陷且為受打樁時直接判斷為Ⅱ類樁；如為抗拔樁，需挖開缺陷淺部仔細檢查，若為水平裂縫且長度不大于樁截面周長的1/3，判斷為Ⅱ類樁；若樁身砼存在裂縫，抗拔樁(需承載水平力)和受打樁(非水平裂縫)可判斷為Ⅲ類或Ⅳ類樁，缺陷較小的先判斷為Ⅲ類樁，最終結論需通過挖開受損部位并結合低應變波形確定。挖開不便時，可通過查看樁頂位置準確與否、樁體垂直與否，結合地質環境和其他具體情況綜合判定。

(4) 如果不信任低應變法測出的完整性判斷結果，可使用孔內攝像法。

(5) 樁的承載力檢測。單根樁的垂直方向承載受力性能由靜載試驗得出，測試的單根樁數量不少于所有樁的2%。如果在試樁階段已進行單樁承載受力性能靜載試驗和高應變動測法對比試驗(對比試驗數量不少于3根)，可采用高應變動測法進行單樁豎向承力檢測，檢測量為總樁數的10%以上。

(6) 如果施工過程中爆樁較多，管樁生產廠家和施工單位就樁的出廠質量還是施工原因爭執不下時，由業主單位確定檢測機構進行樁體抗壓能力測試(將樁截成樁長和樁徑同樣長度)，確認樁體的受壓性能是否達到設計強度要求。

1.3 預制板安裝

1.3.1 安裝準備

(1) 計劃好運輸方式、運輸路線，設置臨時堆放場地，確保預制板保管妥善。

(2) 對已施工完成的預制構件及配件進行檢查，查看其砼強度、外觀、規格、型號尺寸偏差等是否符合要求。

(3) 測量放線，準確標識構件裝配位置。

(4) 再次檢查確認構件的具體安裝位置、構件節點處的連接構造，準備好臨時支撐措施并確定其可行性。

(5) 仔細檢查吊裝設備，確保吊具安全可操作。

(6) 提前查看確定施工現場的天氣、環境等條件是否滿足施工需要。

(7) 進行預制構件調試安裝，根據調試安裝結果改進施工工藝。

1.3.2 安裝要點

(1) 上部結構采用標準跨徑6 m的預制鋼筋砼板，不同填土高度對應的樁板路基聯長范圍見表1。根據位置不同，梁板可分為A、B、B′、C、D板，其中D板為0.3 m寬濕接縫，其余為工廠預制板。A、B、B′板的懸臂端厚度為0.2 m，橫向跨中板的厚度為0.26 m，加腋根部的厚度為0.46 m，所有橫向橋板的寬度均為12.625 m。為加強梁板的剛度，聯端的C板(位于伸縮縫端)可將橫向跨中板的厚度設置為0.46 m，即等同于加腋根部的厚度。

表1 不同樁板路基適應的聯長范圍

(2) 預制板的平曲線、豎曲線采用高精度的折線，方法如下：通過調整預制板塊之間的夾角及濕接縫尺寸形成豎曲線，通過調整濕接縫兩側的寬度形成平曲線，每跨的平曲線、豎曲線擬合產生的誤差可在濕接縫處進行調整，以減少誤差。預制板時根據平曲線超高設計要求采用直線擬合，嚴格控制預制板兩個端面控制點高程，直線擬合引起的橋面錯臺通過鋪裝調整。預制橋面板頂、底面均為水平預制(橋面無縱橫坡度)，管樁頂面也為水平結構(無縱橫坡)，橋面橫坡以預制橋面中線為基準線旋轉2%而成，管樁頂面與預制板間的坡度依靠樁板連接構造調整形成。

(3) 預制板塊分節段、型號在工廠預制，吊裝前將預制板塊運送到需安裝的橋位附近，待濕接縫處鋼筋連接成功后，對墻式護欄等附屬設施進行砼現澆，最終成橋。

1.4 濕接縫施工

(1) 濕接縫是確定橋面板和樁體能否緊密連接成整體的關鍵，需防止砼收縮產生開裂，確保樁板結構的整體穩定和安全。

(2) 為預防收縮產生裂縫，在無收縮砼中加入膨脹劑MgO。砼尤其是高強度砼對溫度、干燥度的變化較敏感，會產生一定收縮，而MgO具有長效延遲微膨脹的作用，可控制砼的收縮。還可加入有機合成纖維，提高砼的抗塑性開裂及抗干縮性能。

1.5 注意事項

(1) 施工中采用的吊裝平合及B、C板節段承梁托架由施工單位根據具體情況自行設計，吊裝中需防止操作不當對已完成安裝的樁、板造成損壞，如設備碰撞、落板不當等。需注意的是，濕接縫寬度有限，預留鋼筋需錯位放置。

(2) 樁板式路基板縱橫向坡度均以樁頂高彈聚合物墊片形成，與土路肩搭接部分(1.45 m寬)地基承載力不小于200 kPa，工后沉降不大于1.0 cm。

(3) 將護欄立柱至少打入所在砼位置0.1 m，在縫隙處灌注砼，這樣可更好地承載受力，并減少縱向制動力。

(4) 濕接縫兩側的板使用定位裝置精準確認對接位置，在順利連接后使用砼進行現澆。定位裝置焊接之前在周圍砼表面覆蓋濕土工布，并勤灑水進行物理降溫，防止灼傷。

(5) 橋面系施工前對橋面板進行處理，采用真空拋丸的方法清理橋面板表面浮漿，再進行防水層、砼鋪裝等施工。

2 樁板式路基經濟效益分析

常規填土路基的工程造價和填土高度成正相關，而樁板式路基的工程造價受填土高度的限制較小。填土高度h<6 m時，常規填土方法的工程造價低于樁板式路基的工程造價；填土高度h≥6 m時，高度越高，樁板式路基比常規填土路基更能節約費用。滁天高速公路K3+472.5—K4+442.5段為軟土地基，填土高度5～7 m，采用常規填土路基與樁板式路基的造價分別見表2、表3。采用樁板式路基能節約費用，經濟高效，還能減少占地，有利于環保，社會效益好。

表2 常規路基的造價分析

續表2

表3 樁板式路基的造價分析

3 結語

通過對滁天高速公路一標段軟弱土地基采用樁板式路基施工工藝的分析，總結了樁板式路基施工關鍵技術及質量控制要點。樁板式路基可有效提升工程結構安全和穩定性，有利于節約后期養護成本，還能有效減少占地，有利于環保。對樁板式路基和常規填土路基造價進行對比，平均填土高度h<6 m時，使用常規填土路基更節約造價；平均填土高度≥6 m時，使用樁板式路基更節約造價。