奉化地区桥头跳车治理施工技术比选

陆杰 杨勇 中交第四航务工程局有限公司

1.工程概况

1.1 桥梁概况

山隍路是一条由南向北横穿中交未来城示范区东部边界的区域性集散功能次干路，道路线性长度1781.5m，标准段横断面宽36m。本条道路沿线跨越2条规划河道，设置桥梁2座，均为3×13m中桥。设计桥梁桩基桩径为1.20m，共32根桩基，平均桩长约为32m。

1.2 工程地质概况

测区工程地质条件空间分布上变化不大，平原区表部为厚度0.5～2.0m的硬壳层，地质整体性质较为一般，地表表层以下主要为高压缩性的软层土质，平均厚度为20m，整体性质较差，基本为软土路段。

2.方案比选

为解决工程施工过程产生的不均匀沉降而停发的“桥头跳车”问题，结合工程现场条件及地质概况，项目部经过综合比选，最终提出了采用钉形双向水泥土搅拌桩与刚性桩（主要为预应力管桩、旋挖钻孔灌注桩）的施工工艺，下文从桩基沉降计算、工期进度、质量及成本等方面对比三种工艺：

2.1 桩基沉降计算结果对比

（1）沉降控制目标：山隍路为城市次干路，按规范桥台路堤相邻沉降应≤0.2m。

（2）设计参数：路面结构层厚度为0.68m，路基填高1.8m；车辆荷载：城-A；地基总沉降计算方法采用经验系数法进行计算；主固结沉降计算方法采用e-p曲线法；沉降计算考虑超载：超载产生的地基附加应力采用直接法计算，沉降修正系数为1.200，沉降计算的分层厚度为0.500m，分层沉降输出点距中线距离为0.000m，压缩层厚度判断应力比为15.000%；基底压力计算方法:通过对地表以下1.4m、4.8m、16.8m、19.3m四部分土层进行土层相关参数（主要为重度、饱和重度、地基承载力、快剪C、快剪φ、固结快剪φ）进行计算。

（3）计算结果：①钉型双向水泥搅拌桩，布置形式为三角形间距2.2m、直径0.5m桩长12m、桩土应力比3.5、桩抗剪强度为0.54kPa，沉降计算结果为：路面竣工后，基准期内的残余沉降量为13.4cm；②静压预应力管桩，未存在刚性承台、正方形布置间距2.4m、桩长16m、直径0.4m、壁厚95mm，沉降计算结果为：路面竣工后，基准期内的残余沉降量为1.7cm；③旋挖钻孔灌注桩，未存在刚性承台、正方形布置间距2.4m、桩长16m、直径0.4m，沉降计算结果为：路面竣工后，基准期内的残余沉降量为1.6cm。

基于桩基沉降计算结果可知：三种桩基残余沉降量计算数值中，静压预应力管桩和旋挖钻孔灌注桩控制较好，相同直径下沉降控制差别不大。

2.2 施工进度和机械设备对比

根据本项目一般路基段及桥梁桩基施工经验以及本公司过往项目积累的施工经验，此类地质条件下，三种桩型施工效率如表1所示。

表1 不同桩型施工效率对比分析

由表1可以看出，在同等工程量条件下，静压预应力管桩施工效率最为高效，但是存在静压桩机施工设备占地面积大，场地要求高的缺点；旋挖钻孔灌注桩，施工效率较低，施工设备占地适中，但是成本投入较高；钉型搅拌桩施工效率最低，但是设备占地小，可以通过增加设备套数的方式提高生产效率。

2.3 施工质量控制情况对比

钉型双向水泥搅拌桩和旋挖钻孔灌注桩施工过程中，各项施工参数控制要求严格，人力资源投入大，成桩后施工检测繁琐，施工质量控制难度大，而且容错率低，容易导致返工。静压预应力管桩工艺，成品桩专业厂家制作，制作过程环境可控，半成品质量可靠性强，沉桩施工过程监控简单，检测方式简便，施工质量控制相对难度小。

2.4 施工环保情况对比

钉型双向水泥搅拌桩和旋挖钻孔灌注桩施工过程中，需要制浆，如果没有合理进行场地布置，规范各项施工步骤，逐一落实环保举措，现场的施工文明形象难以保证，且对周围环境污染存在一定的隐患。而静压预应力管桩工艺步骤较为简单，且对环境污染基本为零。

2.5 施工成本情况对比

三种工艺中，尽管钉型双向水泥搅拌桩耗费成本最低，但无法有效保证软基处理质量；而旋挖钻孔灌注桩及静压预应力管桩两者软基处理效果好，但存在施工成本高的情况。

2.6 工艺比选结果

宁波市奉化区城市综合开发EPC项目，市政基建工程总体要求“短平快”，以便为后续的地块建设以及配套设施建设等提供交通保障，同时开发建设过程中重载车辆频繁密集。为保证路桥工程施工质量，控制桥头跳车现象，经多方面综合考虑，该桥头处理建议采用预应力管桩复合地基法。

3.预应力管桩施工应用效果

3.1 软基处理平面及纵断面布置

本地段次干路桥头路基处理设置加固段及三级过渡段。加固段桩间距为1.8m，桩长14～24m，加固段管桩穿透软土层，桩顶设置桩帽（1.2m×1.2m）；第一级过渡段桩间距为2.0m，桩长减小2～4m，桩顶设置桩帽（1.2 m×1.2 m）；第二级过渡段桩间距2.2 m，桩长减小2～4 m，桩顶设置桩帽（1.2m×1.2m）；第三级过渡段桩间距为2.4m，桩长减小2～4m，桩顶设置桩帽（1.2m×1.2m），最终与一般路段钉形双向水泥搅拌桩连接。

3.2 预应力管桩施工控制要点

（1）预应力管桩进场前需对其进行质量检测，确保其质量合格且满足工程需求后方可投入使用。

（2）做好场地平整工作，确保桩机设备施工安全和质量控制。

（3）施工期间同样也要做好检测工作，其中重点控制压桩速度，此外，若桩身或机架垂直度存在偏斜情况，需采取相应的纠偏措施。

（4）接桩处理方式必须符合规范和设计相关规定，接桩应采用钢端板焊接，且保证桩段顶端高出地面约0.5～1m的距离。接桩拼接处坡口槽电焊应分3层对称进行，内层焊必须全部清理干净后，才能施焊外一层。焊接时应采取措施减小焊接变形，焊缝应连续饱满（满足二级焊缝要求），焊后应及时清除焊渣，检查焊缝饱满程度。焊接建议采用CO2气体保护焊。若现场条件不具备CO2气体保护焊采用手工焊接时，焊条应采用E4300～E4313，焊缝质量不应低于二级。

（5）送桩要求：送桩前为采用水准仪量测原始地面标高，并作好桩身标记，送桩过程中相关工作人员做好监测记录工作，动态检查纠正送桩的深度以及垂直度。送桩压力应按设计压桩力的1.3～1.5倍送桩，达到设计高程后持荷（正常压力）8min并且每分钟沉降量不宜超过2mm后方可结束送桩，桩基施工完成。

（6）做好施工环境周边的测量监测工作，如有异常及时处理。

3.3 预应力管桩沉降观测结果

施工完成后对桥头段管桩沉降进行布点观测，观测点编号为M1～M6，观测日期自2017年9月12日至2018年3月14日经过4次沉降数据统计观测。经六个月以上沉降观测数据统计分析，沉降数据基本趋于稳定，无较大变化，最小沉降量9mm，最大沉降量14mm，完全满足次干路桥头路基工后沉降≤20cm的要求，故该处理方案适用于该地段桥头软基处理。

4.结束语

综上所述，旋挖灌注桩、预应力管桩和钉形双向水泥土搅拌桩这三种软基处理的施工方法在效果、时间以及成本费用等各方面均各有利弊，管桩处理效果一定程度上相对其他处理方法较好，时间最短且费用较为适中；旋挖钻孔灌注桩以及钉型双向水泥搅拌桩施工机械灵活度较高，可以有效避开场地狭小及地上地下构造物，但是成桩时间较长同时也不利于质量控制，设计和施工时可结合工期要求、地质情况和投资造价等实际情况灵活选用。