桩板式路基施工技术在高速公路中的应用

安徽省交通建设股份有限公司，安徽 合肥 230041

近年来，桩板式路基在高速公路路基施工得到了广泛应用。桩板式路基以打入预制管桩直接支撑钢筋混凝土梁板，形成一种透空简洁的受力承载结构，工作性能类似桥梁结构，属于柔性体系，其具有造价低、质量易控制、占地少等优点，还可以进行工厂化、装配化施工。

新建高速公路桩板式路基一般横向采用两排或多排管桩，扩建高速项目一般在老路侧边采用两排管桩，其桩基是由一排在既有高速公路护坡上的桩和一排在高速公路护坡外侧的桩共两排桩组成[1]。桩板式路基采用工业化建造方式，土地资源占用少，以“标准化、工厂化、机械化、装配化”为核心，以实现节约资源、提升功效、提高质量、建设绿色高速公路为目标，是高速公路路基施工创新的必由之路。

1 工程概况

合肥绕城高速公路陇西至路口段应急工程HRC-02合同段由我单位中标承建，该项目为高速公路改扩建工程，主要工程内容为该段主线范围内路基、全线路面、桥涵、路口互通、环保绿化、其他工程等。

合肥绕城高速陇至路口段起点为陇西互通立交，南接合肥至芜湖高速，终点为路口互通立交，向北连接合肥至徐州高速，是G3京台高速和G40沪陕高速的共同路线，更是安徽省内最为繁忙的高速公路之一。随着安徽经济的崛起，现有交通服务功能完全满足不了现行的交通流量，政府提出了对合肥绕城高速扩建的提议。该项目为地理位置在合肥市周边区域，土地资源比较紧张，同时该项目在路口立交处横跨正在运营的合徐高速公路，采用传统的路基土石方施工，填土高度约为7m，填土量大、永久占地多、施工周期长。经过多方案比选，设计采用装配式无土桩板式路基结构，由下部桩柱和上部梁板组成，桩柱采用预应力管桩，梁板采用预制混凝土桥面板，基本实现工厂化、机械化、装配化施工的工业化建造方式。同时采用桩板式组合路基，不仅施工速度快，而且安全性高，实现了快速、节约的施工目标[2]。

2 桩板式路基施工方法

合肥绕城高速桩板式路基下部采用PRC-I500C型管桩和HPC500AB型管桩连接而成，根据设计高程和底面高程确定整体桩长；管桩截面外径500m，壁厚100mm，桩顶1.4m范围内壁设置剪切钢筋，后浇筑C50微膨胀混凝土[3]；上部单孔跨径设计为6m，7孔一联，每联之间设无缝伸缩缝。桩和梁板等结构采用工厂化集中预制，现场进行安装施工。

2.1 管桩及梁体预制

（1）管桩预制。管桩直接采购成品预应力管桩，该管桩采用工厂化集中预制，生产工艺比较成熟，主要工艺流程为钢筋加工制作、高性能混凝土浇筑、离心力成型和蒸汽养生等。钢筋笼的加工采用数控滚焊一次成型，模板为定型钢模，混凝土采用C80高强高性能混凝土，通过离心法达到密实，然后经过高温、高湿度蒸汽养生，达到高强度要求。

（2）梁体预制。预制梁板有公司项目部在标准化集中预制场进行集中预制，一般采取装配化、工厂化预制方法，如图1所示。该项目梁板采用C40混凝土浇筑，梁体尺寸为2.8m×11.8m，梁体模板采用定型钢模版。梁板的主要施工工序为底板施工、钢筋制作加工、模板安装、混凝土浇筑和养护成型等。

图1 装配化、工厂化梁板预制

2.2 管桩沉桩打入施工

桩板式路基的沉桩施工可以根据不同地质条件采用打入法和静压法，如图2所示。该项目采用60型高频振动锤锤击打入法施工，施工的质量主要取决于桩基的平面位置和高程精度，要控制好管桩打入质量、管桩的垂直度、桩底标高、桩顶的完好度。首先根据施工设计图纸要求进行测量放样，精确定位。管桩定位插桩一般入土30～50cm为宜，然后进行精细调整。振动沉桩过程中现场施工技术人员时刻观察桩的沉入进尺情况及位移变化，如遇桩位偏移，及时调整；振动锤击时保证管桩垂直，锤击受力与管桩中心线一致，如果出现倾斜，应根据具体情况及时纠正，不得过振防止桩身损坏。预制管桩桩打入深度采用双控方法，即以贯入度和桩底高程。如贯入度和桩底标高不能同时满足设计要求时，需要根据不同情况采取不同措施。首先应满足贯入度要求，在坚硬土层中，每根桩已打到贯入度要求，而桩底标高未达到应力持力层设计标高时，应根据实际情况与相关单位协商确定。

图2 管桩沉桩施工

2.3 梁体安装施工

梁板安装采用吊装法施工，从一联中两个相邻的预制A板开始吊装，使桩顶预留钢筋准确插入预制A板的预留孔，向孔内浇筑灌浆料。然后起吊中跨B板，将其放置于相邻两片已经稳定固结的预制A板之间，精确调整位置，确保开孔与相邻A板的预留孔精确对接。浇筑预制A板与B板之间的湿接缝，待其强度达到90%设计强度要求后，起吊边跨C预制板，通过JL32精轧螺纹钢筋，使起吊纵梁、预制C板与相邻预制B板可靠连接，浇筑相邻板块之间的湿接缝。一联主体结构施工完毕，进行防护护栏的浇筑、附属设施的安装以及桥面系的施工，然后按照上述工艺完成全部梁体的安装。

2.4 扩建公路新老路衔接施工

扩建公路新老路基衔接施工主要包括老路病害处理、原路肩拆除、老路基切缝以及后浇带与原路基接缝等工艺。首先对原有路基进行检测，如果发现影响质量的病害，应进行挖除换填或注浆等处理方案解决。挖除原路基前，应设置安全隔离栏以确保原道路的通行安全。老路床病害处理并达到设计要求后，在老路路床外边缘浇筑不透水混凝土作为基层，待其强度达到要求后，在其结构上层外边缘浇筑一层20cm厚C20透水混凝土作为后浇带与老路进行衔接，预制梁板内侧边缘与原路基顶边缘以现浇一体化枕梁进行连接。

2.5 施工优化措施

（1）采用基于动量定理和能量守恒定律的一体化桩墩施工方法，解决传统方法终止打桩标准承载力不明确的问题，推动桩板式路基在公路工程装配化施工的应用。

（2）桩与板的连接，采用筒形剪力撑连接、十字剪力撑连接、多重剪力键连接等优化措施，受力明确、安全可靠，便于后期养护。

（3）采用竖向限位伸缩缝装置，实现梁体的协同变形，解决端部跳车问题，提高了梁板的安全和耐久性。

（4）桩板式路基采用多跨一联，预制梁板内侧边缘与原路基顶边缘以现浇或一体化枕梁进行连接，形成具有侧边连续交接限位的结构。

3 结束语

通过合肥绕城高速桩板式路基的实践证明，桩板式路基解决了软体地基高速施工的安全性、长期稳定性；无须填土、减少用地，特别是扩建高速项目在原路基边坡上施工，甚至不增加用地；采用了标准化、工厂化、装配化施工，便于现场管理；与常规路基相比，造价大幅降低，经济优势更为明显。

桩板式路基方案通过不断的实践优化，逐步推向各类高速公路的施工应用。在建的合宁高速扩建、合安高速扩建，以及即将开工的合芜高速、合枞高速、无岳高速都在大力推广优化后的桩板式路基施工方案，实现了绿色公路建设、工业化技术改造，发挥了桩板式路基集约环保的优势。