铆钉桩在滨海公路升级改造中的应用

李庆国

(唐山市交通建设质量监督处)

1 概 述

滨海公路改扩建项目由省道沿海公路曹妃甸新城至汉沽段沿东西方向横贯唐山湾腹地，路线全长65.416 km，其中曹妃甸新城至天津界段长为58.071 km。项目路线途经滦南县、曹妃甸新港工业区、曹妃甸新城、唐海县、丰南区、汉沽管理区。受河流泛滥和海洋运动影响，区域内浅部地层主要以洪积粉土、粉质黏土、淤泥质粉质黏土、粉细砂为主，局部软土路段分布不连续;根据盐渍土的存在与否在海陆相交互沉积地段又分为一般路段和盐渍土路段。

2 原设计方案

原有路基采用两侧边沟开挖晾晒的淤泥土填筑，原有地基并未进行过处理，也未进行过开挖换填，但经过多年的通车运营，工后沉降已趋于稳定。新建部分对桥头段全幅路基和对于填方高度大于4 m 新填方路基采用复合地基处理(碎石桩、水泥搅拌桩)处理，以减少填方较大路段的工后沉降，并在新旧路基搭接处采用高强度钢塑格栅连接，以减少路基沉降差造成的路面损坏。碎石桩桩径为0.6 m，水泥搅拌桩桩径为0.5 m，均按等边三角形布置:大、中桥台后20 m 桩距采用1.2 m，台后20～40 m 桩距采用1.3 m，台后40～50 m 桩距采用1.4 m;小桥台后10 m 桩距采用1.2 m，台后10～20 m 桩距采用1.3 m，台后20～30 m 桩距采用1.4 m。采用现场载荷试验方法进行工程加固效果和复合地基承载力检验，要求路基段复合地基承载力不低于130 kPa，单桩承载力不低于95 kN。

3 铆钉桩方案设计

按照原设计，对于同一工段，既有振动沉管碎石桩又有水泥土搅拌桩，施工机具和材料不同且都需要进行更换，这会对工程进度带来不利影响。如果均采用碎石桩，将导致施工成本增加;如均采用水泥土搅拌桩，由于路基下处沿海地区，软土含水量很大，成桩质量不易保证。因此考虑采用在本地区已经大量应用的预应力管桩作为桩身，按照摩擦型桩重新设计。预应力管桩具有桩身质量好，单桩承载力高，生产周期短，适用地层广，施工速度快等优点，且工程所在地附近有若干家管桩生产企业，供货及时，运输费用低。为节约成本，将桩距加大，原设计为1.2 m 的碎石桩段，桩距变为2.2 m，原设计为1.4 m 的水泥土搅拌桩段，桩距变为2.4 m。为满足复合地基承载力的要求，在桩顶端设置直径1 m 的桩帽，以便充分发挥桩间土的作用，桩帽内双层、双向配筋。考虑到本工程地质土层的特殊性，并结合前期地勘报告，与管桩生产商协商，在桩身承载力满足设计要求的情况下，减小管桩壁厚，以节约材料，进一步降低成本。最终经过重新分析计算，确定以下设计方案:

(1)采用外径500 mm 预应力混凝土薄壁管桩代替原碎石桩和搅拌桩，管桩桩身混凝土强度C80，壁厚60 mm;

(2)采用预制混凝土桩帽，直径1 000 mm，双层、双向配筋;

(3)采用等腰三角形布桩，桥台后50 m 内桩距2.2 m，其余地段桩距2.4 m，处理深度不少于原设计要。

3 施工要点

根据本段地质条件及周边环境，选用2 台D80 型柴油锤进行铆钉桩的施工，另外根据施工需要配备一台20 t 汽车吊进行配合。先期进行场地平整，预留出工作面，然后设备，材料进场，锤击法施工顺序按照由内向外、由一边向另一边的原则进行。管桩沉桩施工控制应以标高和贯入度双控进行，以标高控制为主，最后十击贯入度不得大于3 cm。当桩尖已达设计标高，而贯入度仍较大时，应继续锤击，使贯入度接近控制贯入度。贯入度已达到控制贯入度，而桩端标高未达到设计标高时，应继续锤击100 mm(或锤击30～50 击)，如无异常变化时，即可停锤。施工时特别要注意以下几点:(1)桩顶要与地表尽量平齐，如不能满足要求，应采用人工挖填处理。(2)锤击设备撤场后，吊放桩帽时要避免设备破坏桩壁。(3)桩帽铺设完成后，应铺填一层碎石垫层并压实，垫层顶面距桩帽顶面厚度不小于200 mm。

4 处理效果检验

现场检验包括单桩承载力检验和复合地基承载力检验，检验方法、内容应符合文献2 中的规定。复合地基承载力检测采用堆载压重，预估最大荷载300 t，每级荷载30 t。实际检测3 点，荷载－沉降曲线如图1 所示。根据载荷试验的结果，经过计算，得出复合地基承载力特征值为268 kPa，满足设计的要求。

图1 铆钉桩荷载－沉降曲线

5 经济性比较

按碎石桩施工价格72 元/m，搅拌桩施工价格50 元/m，预应力管桩施工价格152 元/m，处理深度15 m，计算:

由此可见，铆钉桩复合地基单位造价比搅拌桩节约11.2%，比碎石桩节约38.3%。

6 结 论

(1)通过合理的设计，铆钉桩复合地基具有比碎石桩和搅拌桩复合地基更高的承载力。

(2)铆钉桩复合地基比碎石桩和搅拌桩复合地基单位造价更低，经济性更强。

(3)铆钉桩在现有施工设备下，对施工材料加以改进，能满足本工程的要求。

［1］建筑桩基技术规范(JGJ94－2008)［S］.北京:中国建筑工业出版社，2008.

［2］复合地基技术规范(GB/T50783－2012)［S］.北京:中国建筑工业出版社，2012.