吳康寧

（1.安徽省經(jīng)工建設(shè)集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230051；2.安徽省交通控股集團(tuán)有限公司，安徽 合肥230088）

1 工程概況

合肥繞城高速隴西至路口段起點(diǎn)為隴西互通，南接蕪合高速，終點(diǎn)為路口互通，北接合徐高速，是G3京臺(tái)高速和G40滬陜高速的共線段，也是安徽省內(nèi)最為繁忙的高速公路之一。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，該路段雙向四車道的容量已逐漸顯現(xiàn)出難以滿足交通增長的需求，為緩解高速公路的交通壓力，對(duì)原既有高速公路的兩側(cè)進(jìn)行拓寬以滿足交通的實(shí)際需要。為改進(jìn)高速公路施工工藝技術(shù)，提高工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效率，減少建設(shè)用地，在肥東界內(nèi)的S101橋（跨合蚌路分離立交橋）終點(diǎn)往北長244 m路段（樁號(hào)為K7+065.365—K7+309.277）采用樁板式無土路基，即在原高速公路兩側(cè)邊拼寬的方式，將原來雙向四車道擴(kuò)建為雙向十車道，如同沿著高速公路兩側(cè)各架設(shè)一座長橋，與原既有高速公路路面合體形成“半路半橋”的路面（見圖1）。

圖1 樁板式無土路基效果圖

根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙，樁板式無土路基由樁基、梁板兩大部分組成，其樁基是由一排在既有高速公路護(hù)坡上的樁和一排在高速公路護(hù)坡外側(cè)的樁共兩排樁組成，其中護(hù)坡上的一排樁距既有高速公路鋼護(hù)欄立柱為3.8 m，護(hù)坡外側(cè)的一排樁距護(hù)坡上的一排樁距離為6 m（如圖2）。樁基采用復(fù)合植入樁法施工技術(shù)，其工程量由北向南方向左邊共計(jì)為77根樁、右邊共計(jì)為87根樁，累計(jì)164根。預(yù)制管樁結(jié)構(gòu)型號(hào)為HPC500AB型管樁+PRC-I500C型管樁。現(xiàn)場地貌為農(nóng)田、溝塘等。

圖2 樁板式無土路基結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

2 復(fù)合植入樁的概念

復(fù)合植入樁是指采用旋挖設(shè)備旋挖成孔后，在樁孔內(nèi)注入一定量的水泥砂漿，然后用汽車起重機(jī)將預(yù)制管樁植入樁孔，啟動(dòng)振動(dòng)錘擊振使其有效接觸孔底且使水泥砂漿密實(shí)，自然養(yǎng)護(hù)成型后使預(yù)制管樁與水泥砂漿固化成一體的雙層結(jié)構(gòu)物。由其側(cè)面與土層產(chǎn)生摩擦承載樁頂上部建（構(gòu)）筑物荷載。預(yù)制管樁與水泥砂漿在樁孔內(nèi)固化成一體的部分稱為復(fù)合段。一般情況下指在自然地面以下部分采用預(yù)制管樁與水泥砂漿固化而成的結(jié)構(gòu)和自然地面以上為預(yù)制管樁組成的整體結(jié)構(gòu)物稱為復(fù)合植入樁，簡稱復(fù)合樁，如圖3所示。

圖3 復(fù)合植入樁示意圖（單位：mm）

3 施工工藝

復(fù)合植入樁施工工藝流程由文獻(xiàn)[1]可知，如圖4所示。

主要施工技術(shù)質(zhì)量要求：a）旋挖鉆機(jī)旋挖成孔應(yīng)連續(xù)不間斷地施工，當(dāng)?shù)叵滤惠^高、有承壓水的砂層，厚度較大的淤泥、淤泥質(zhì)土層時(shí)，應(yīng)使用筒式鉆頭施工。出現(xiàn)塌孔嚴(yán)重時(shí)應(yīng)及時(shí)回填，并經(jīng)沉積密實(shí)至少24 h后方可重新鉆孔，在此期間周圍相鄰的樁孔不得施工。樁孔的垂直度偏差應(yīng)小于1%。b）水泥應(yīng)采用P.O42.5R型硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；砂應(yīng)為潔凈、干燥無雜質(zhì)的天然中粗砂；粉煤灰不得低于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。c）當(dāng)樁孔內(nèi)有積水時(shí)應(yīng)采用水系混凝土導(dǎo)管法灌注砂漿。d）汽車起重機(jī)植樁時(shí)采用抱箍和鋼絲繩組成的起吊裝置以保證其垂直起吊。植樁時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)樁孔中心，避免碰撞孔壁，應(yīng)緩慢垂直自由下放，同時(shí)應(yīng)從垂直的兩個(gè)方向校正其垂直度。e）振動(dòng)樁錘啟振前應(yīng)校正振動(dòng)樁錘中心與管樁的中心在一條直線上，啟振時(shí)要密切監(jiān)測管樁的貫入度，以樁頂標(biāo)高控制收錘，沉樁過程應(yīng)連續(xù)且確保樁底接觸孔底，垂直度偏差應(yīng)小于0.5%，標(biāo)高不得大于-5 cm，如有偏差及時(shí)進(jìn)行糾偏。

4 施工設(shè)備和材料

4.1 施工設(shè)備

圖4 復(fù)合植入樁施工工藝流程圖

本工程投入的施工設(shè)備如表1所示。

表1 施工設(shè)備一覽表

4.2 施工材料

施工材料有PHC500AB管樁、PRC-I500C管樁、水泥、河砂、粉煤灰、水、外加劑等，其主要材料規(guī)格型號(hào)如表2所示。

表2 主要材料規(guī)格型號(hào)一覽表

主要技術(shù)質(zhì)量等要求：a）施工所用的預(yù)制管樁進(jìn)場需根據(jù)施工進(jìn)度提前安排；所有進(jìn)場原材料都嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格選擇材料生產(chǎn)供應(yīng)廠家，水泥、河砂、粉煤灰、外加劑等原材料必須有產(chǎn)品合格證等相關(guān)合格證明材料，進(jìn)場時(shí)要檢查驗(yàn)收，并按要求做好材料抽檢、試驗(yàn)，堅(jiān)決做到不合格的原材料不進(jìn)場，以確保原材料的質(zhì)量合格。b）相關(guān)材料在使用前要進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)試驗(yàn)，符合要求后方可使用。c）合理儲(chǔ)備并抓好材料裝、運(yùn)、卸、消耗等一系列環(huán)節(jié)，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上，厲行節(jié)約，減少浪費(fèi)。

5 施工過程控制

5.1 旋挖鉆機(jī)旋挖成孔質(zhì)量控制

旋挖鉆機(jī)旋挖成孔主要體現(xiàn)在連續(xù)不間斷地在地下隱蔽性的環(huán)境中進(jìn)行旋挖鉆進(jìn)作業(yè)，在較短的時(shí)間內(nèi)完成作業(yè)并保證樁孔質(zhì)量符合要求。因此在旋挖成孔之前應(yīng)對(duì)其施工組織進(jìn)行科學(xué)合理優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)施工流程和工序安排的最佳組合，對(duì)旋挖成孔作業(yè)起到指導(dǎo)作用。根據(jù)工程試樁實(shí)踐確定了旋挖鉆機(jī)旋挖成孔工作流程為：旋挖鉆機(jī)就位，做好旋挖成孔準(zhǔn)備→鉆頭著地后校正其垂直度隨即進(jìn)行旋挖鉆進(jìn)作業(yè)，使土體裝滿鉆頭→旋挖鉆機(jī)旋回鉆頭，將滿土鉆頭提至樁孔外→反旋鉆頭傾倒并清空鉆頭上的土體→將鉆頭緩緩下放至樁孔內(nèi)再次旋挖鉆進(jìn)取土，如此循環(huán)作業(yè)直至設(shè)計(jì)深度→旋挖鉆進(jìn)結(jié)束后進(jìn)行清孔，對(duì)孔深、孔徑、垂直度精確測量→旋挖成孔施工完畢。

根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，旋挖鉆機(jī)施工前必須要充分考慮的影響因素有：場地整平以及操作平臺(tái)要符合旋挖鉆機(jī)作業(yè)要求，旋挖鉆機(jī)排渣、相關(guān)機(jī)械設(shè)備的組合與配備、施工材料的準(zhǔn)備等。統(tǒng)籌安排好各項(xiàng)工作，使施工場地的布置與安排必須充分滿足施工要求、確保施工質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 水泥砂漿及灌漿質(zhì)量控制

水泥沙漿設(shè)計(jì)配合比如表3所示。

水泥砂漿應(yīng)通過試配確定施工配合比，外加劑按施工設(shè)計(jì)要求添加，且配合比要隨施工現(xiàn)場實(shí)際情況的變化及時(shí)調(diào)整，并做好施工檢測和記錄。在灌注水泥砂漿時(shí)不定時(shí)加強(qiáng)對(duì)和易性的檢測控制，樁孔內(nèi)有積水時(shí)必須采用導(dǎo)管法灌注。

表3 水泥砂漿設(shè)計(jì)配合比表kg/m3

水泥砂漿自拌制完成到灌漿結(jié)束時(shí)間不得超過40 min，其他各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要符合設(shè)計(jì)要求，每道工序技術(shù)資料記錄詳細(xì)，各項(xiàng)施工原始記錄齊全完整。

5.3 預(yù)制管樁的垂直度和標(biāo)高控制

在施工現(xiàn)場硬化一塊平整的場地用于焊接接樁，焊接設(shè)備采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)以確保兩根樁對(duì)接的焊接質(zhì)量。管樁起吊前在樁的頂部位置加設(shè)一個(gè)樁包箍，再將鋼絲繩拴住包箍，以確保管樁在起吊過程中的垂直度，起吊采用雙鉤起吊，以防管樁折斷。植入樁孔后技術(shù)人員用經(jīng)緯儀成90°角方向校正垂直度，核實(shí)無誤后方可植樁。管樁在樁孔內(nèi)下放速度宜小于0.1 m/s。在啟動(dòng)振動(dòng)樁錘錘擊前，必須確保振動(dòng)樁錘與管樁的中心線在一條直線上，方可啟動(dòng)振動(dòng)樁錘錘擊。

錘擊樁時(shí)，用測量儀器實(shí)時(shí)檢測，管樁下沉至接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),嚴(yán)格控制錘擊,樁頂標(biāo)高控制在-5 cm以內(nèi)，發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)進(jìn)行糾偏。如貫入度未達(dá)到樁頂標(biāo)高時(shí)依然很大，應(yīng)先停止錘擊，然后會(huì)同設(shè)計(jì)、建設(shè)單位共同研究解決，并及時(shí)做好施工記錄。

6 施工中關(guān)鍵工序操作

施工中關(guān)鍵工序操作如圖5（見7）所示。

7 施工體會(huì)

旋挖鉆機(jī)旋挖成孔垂直度是該工程控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，在施工過程中及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，采取以下措施可取得良好的效果：a）保證旋挖鉆機(jī)底座水平，前端可稍微傾斜，這樣才能保證旋挖鉆機(jī)的鉆桿可以調(diào)到垂直狀態(tài)。b）旋挖作業(yè)前用經(jīng)緯儀成90°角方向校正旋挖鉆機(jī)鉆桿的垂直度，操作人員使用微調(diào)慢慢調(diào)整其鉆桿的垂直度。c）旋挖過程中不能利用機(jī)身自重來增加鉆進(jìn)取土速度，因?yàn)樾跁r(shí)鉆桿壓力過大會(huì)把機(jī)身頂起，導(dǎo)致旋挖鉆機(jī)偏位影響成孔質(zhì)量。d）旋挖鉆進(jìn)取土深度不得超過旋挖鉆機(jī)取土深度限值。e）旋挖鉆進(jìn)取土深度達(dá)到10 m后應(yīng)降下大桿，以防兩節(jié)桿之間搭接過少，導(dǎo)致鉆取硬土?xí)r孔底偏位。f）當(dāng)遇有水泥漿、土內(nèi)有孤石時(shí)應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)孔處理，之后再重新校正鉆桿垂直度及樁孔的平面位置。g）旋挖成孔應(yīng)一次成型，施工過程應(yīng)連續(xù)不間斷，以防地下水過多造成孔內(nèi)坍塌現(xiàn)象。h）旋挖鉆機(jī)工作時(shí)不得旋轉(zhuǎn)側(cè)向卸土，以防機(jī)身旋轉(zhuǎn)造成無法對(duì)準(zhǔn)樁孔中心。

圖5 施工中關(guān)鍵工序操作圖

如樁孔內(nèi)有地下水時(shí)，應(yīng)根據(jù)樁孔內(nèi)水深（水量）的多少調(diào)整水泥砂漿配合比，避免受地下水的影響導(dǎo)致水泥砂漿的強(qiáng)度不符合設(shè)計(jì)要求。

在樁頂標(biāo)高控制中，應(yīng)在管樁樁身垂直且固定后啟動(dòng)振動(dòng)樁錘錘擊，錘擊至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)停止，以樁的標(biāo)高控制收錘。錘擊時(shí)保證樁體垂直，出現(xiàn)傾斜時(shí)及時(shí)糾正。

8 結(jié)語

樁板式無土路基工程技術(shù)最大的優(yōu)勢是不需要通過取土填高路基，減少了大量的土方使用量，同時(shí)也減少了高速公路路基的永久占地，本工程244 m路段就減少了6畝左右的永久土地占用，并減少了16畝的路基取土坑占用的土地。由于采用工廠化生產(chǎn)、裝配式施工的標(biāo)準(zhǔn)流程，在建設(shè)時(shí)間上可縮短20%左右。

復(fù)合植入樁施工技術(shù)是樁板式無土路基工程的核心環(huán)節(jié)，此項(xiàng)施工技術(shù)成功應(yīng)用，對(duì)推行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工起著積極作用，同時(shí)對(duì)高速公路改擴(kuò)建中減少施工對(duì)周圍群眾生活、環(huán)境影響，減少資源浪費(fèi)，縮短建設(shè)工期、提高工程質(zhì)量、節(jié)約工程成本起到重要作用。