現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）在?？谑袨I江西路防治橋頭跳車軟基處理設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

周俊華

（北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院海南分院，海南 ?？?570100）

1 工程概況

海口市濱江西路在?？谑谐鞘械缆方煌ㄖ?，起著非常重要的作用，它對(duì)于有效分流美蘭機(jī)場至主城區(qū)交通量，緩解現(xiàn)有主城區(qū)海府路及龍昆南路交通壓力，改善?？谑薪煌l件具有重要意義，同時(shí)該工程是一項(xiàng)兼具防洪、排水、公園的標(biāo)志性工程。項(xiàng)目北起長堤路與白龍路交叉路口，向南沿南渡江經(jīng)國興大道、瓊州大橋、海瑞大橋，南至美蘭區(qū)南渡江大橋，全長12.5 km，主路設(shè)計(jì)行車速度50 km/h，主路雙向四車道，紅線寬度一般路段60 m。K6+375處設(shè)置個(gè)錢渡橋，該橋水系為?？谑惺袇^(qū)流往南渡江的支流，橋梁總長42 m，采用鋼筋混凝土連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)形式。

2 工程地質(zhì)情況

?？谑袨I江西路位于南渡江西側(cè)，為南渡江河口沖級(jí)地帶，且地勢低洼，軟弱地質(zhì)情況極為復(fù)雜。在個(gè)錢渡橋水系兩側(cè)除表層雜填土及粘土硬殼層外，下層軟弱土厚度深達(dá)13.5 m，且有含水量大、孔隙比高、低密度、高壓縮性、低透水性的特點(diǎn)，該類土壓縮沉降量大，排水固結(jié)緩慢，地基穩(wěn)定性差。由于本地段為南渡江入?？冢芎Ｑ笊锏挠绊?，除具備南方地區(qū)一般軟弱地質(zhì)情況特點(diǎn)外，土質(zhì)還還有大量貝殼類腐殖質(zhì)。主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 軟弱地質(zhì)主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表

3 橋頭跳車的危害及軟基處理技術(shù)[1-7]

3.1 橋頭跳車的危害

橋頭跳車是道路交通中普遍存在的問題，橋頭跳車是橋梁與路基交界處由于橋頭與路堤的沉降差異，導(dǎo)致橋頭高差，使車輛通過時(shí)產(chǎn)生跳躍和沖擊，從而對(duì)橋涵和路面造成附加的沖擊荷載，橋頭跳車嚴(yán)重影響行車安全，加速橋梁及路面的病害，對(duì)道路橋梁的運(yùn)行影響極大，尤其在一些軟土地基和高路基的地方跳車更為嚴(yán)重，給行車帶來了很大隱患，嚴(yán)重的跳車現(xiàn)象導(dǎo)致車輛失控易造成交通事故的產(chǎn)生。橋頭跳車問題已成為高等級(jí)公路的工程質(zhì)量和造價(jià)的重要影響因素。

3.2 橋頭軟基處理技術(shù)

橋頭跳車產(chǎn)生的根本原因是橋梁與道路間的沉降差，采取措施的目的是減少其間沉降差，使其在設(shè)計(jì)速度下滿足運(yùn)行期要求。對(duì)橋頭軟弱地基進(jìn)行加固處理是減少沉降差的有效辦法，且須在施工期內(nèi)完成，降低或縮短運(yùn)行期沉降（工后沉降），采取經(jīng)濟(jì)合理、快速有效的軟土處理技術(shù)是工程界的關(guān)注難題，目前主要采用攪拌樁、塑料排水板、袋裝砂井、碎石樁、真空預(yù)壓、預(yù)制管樁、水泥粉煤灰碎石樁、灌注樁、降低路堤荷載、超載預(yù)壓、換填路堤填料、增設(shè)橋頭搭板等方法，以上方法往往在處理深度、施工條件、處理費(fèi)用、處理時(shí)間等方面難于滿足工程的需要。

近年來復(fù)合地基技術(shù)在我國工程建設(shè)中的推廣應(yīng)用已得到了很大的發(fā)展。隨著水泥土攪拌樁加固技術(shù)在工程中的應(yīng)用，發(fā)展了水泥土樁復(fù)合地基的概念。水泥土樁復(fù)合地基的應(yīng)用促進(jìn)了柔性樁復(fù)合地基理論的發(fā)展。隨著低強(qiáng)度混凝土樁、CFG樁復(fù)合地基等新技術(shù)的應(yīng)用，形成了剛性樁復(fù)合地基的概念，剛性樁復(fù)合地基由于其剛性特點(diǎn)，與橋梁剛性結(jié)構(gòu)相一致，可以有效解決橋梁與路基交界處的沉降差，從而避免橋頭跳車的不良影響。

4 個(gè)錢渡橋橋頭處理方案的選擇

為了確保工程質(zhì)量及工程工期，避免橋頭跳車的產(chǎn)生，控制橋梁與道路間的沉降差，結(jié)合施工條件、施工能力、本地區(qū)成熟經(jīng)驗(yàn)，共提出三個(gè)方案供比選：

（1）現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）：設(shè)計(jì)樁徑1 000㎜，樁端置于中砂層以下1 m，壁厚120㎜，設(shè)計(jì)平均樁長14.8 m，樁距3.5 m，共712根樁，總投資約1 350萬元。

（2）預(yù)制混凝土管樁（PHC樁）：設(shè)計(jì)樁徑500mm，樁端置于中砂層以下3m，設(shè)計(jì)平均樁長17m，樁距2.2 m，共1 135根樁，總投資1 857萬元。

（3）深層攪拌樁：樁徑500 mm，樁端置于中砂層，設(shè)計(jì)平均樁長13.8 m，樁距1.2 m，共有2 212根樁，概算總投資1 450萬元。

經(jīng)過比選及多方論證，得出如下結(jié)論：深層攪拌樁在海南地區(qū)利用較多，為柔性復(fù)合地基，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，樁長超過10 m，質(zhì)量就不易控制，成樁質(zhì)量差，且根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，軟弱土層中含有大量貝殼類海洋腐殖質(zhì)，該腐殖質(zhì)極大地降低了深層攪拌樁水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行，導(dǎo)致固結(jié)困難，進(jìn)而影響成樁質(zhì)量，海南沿海地區(qū)也有此類失敗工程教訓(xùn)，故此方案不宜采用；預(yù)制混凝土管樁（PHC樁）在工廠預(yù)制，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，再用錘擊打入，一般超過12 m需要焊接延伸樁長，由于采用焊接方式，連接質(zhì)量不容易控制，擠土效應(yīng)大，容易造成相鄰樁傾斜或斷樁，且本施工現(xiàn)場復(fù)雜，作業(yè)面及進(jìn)場運(yùn)輸難度大，施工作業(yè)對(duì)周邊居民有負(fù)面影響，且投資較大，故此方案不宜采用。

考慮到現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）復(fù)合地基技術(shù)已在我國部分省市推廣的應(yīng)用，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，剛性樁復(fù)合地基更有利于解決橋梁與路基交界處的沉降差，且有造價(jià)優(yōu)勢。由于施工圖階段承包商已經(jīng)落實(shí)，該承包商具有該施工經(jīng)驗(yàn)，因此決定嘗試現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）復(fù)合地基方案，見表2。

5 現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）工作原理

現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）技術(shù)在設(shè)備底盤和龍門支架的支撐下，依靠上部振動(dòng)頭的振動(dòng)力，將雙層鋼質(zhì)套管組成的空腔結(jié)構(gòu)及焊接成一體的下部活瓣樁靴沉入預(yù)定的設(shè)計(jì)深度，形成地基中空的環(huán)形域，在腔體內(nèi)均勻灌注混凝土，之后振動(dòng)拔管，灌注于內(nèi)管中土體與外部的土體之間便形成混凝土管樁。成模造漿器在沉樁和拔樁過程中，通過壓入潤滑泥漿保證套管順利工作?；畎陿堆ピ诠軜洞蛉霑r(shí)閉合，在拔樁時(shí)自動(dòng)分開。該技術(shù)吸收了預(yù)應(yīng)力管樁、振動(dòng)沉管樁和振動(dòng)沉模薄壁防滲墻等技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，施工工藝簡單，可操作性強(qiáng)，是一種適合于軟土地區(qū)的新型高效優(yōu)質(zhì)樁型。

6 工程設(shè)計(jì)及計(jì)算

6.1 工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）設(shè)計(jì)樁徑1 000 mm，樁端置于中砂層以下1 m，壁厚120 mm，設(shè)計(jì)平均樁長14.8 m，樁距3.5 m，梅花形布置；

（2）混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20，混凝土的粗骨料粒徑小于25 mm，混凝土凝固后，將樁頂部中間挖去50 cm，土體樁頂封口材料采用與樁身強(qiáng)度等級(jí)相同的混凝土；

表2 FCC樁、PHC樁與深層攪拌樁

（3）樁頂設(shè)計(jì)高程位于路床小50 cm，其間設(shè)置級(jí)配砂石墊層，最大墊層粒徑不大于50 mm。墊層每30 cm設(shè)置土工格柵，土工格柵抗拉強(qiáng)度不小于50 kN/m，延伸率應(yīng)小于10%。

FCC樁布置示意見圖1。

圖1 FCC樁布置示意圖

6.2 復(fù)合地基計(jì)算

根據(jù)規(guī)范確定的計(jì)算公式，本工程計(jì)算結(jié)果為：

（1）單樁承載力計(jì)算：Ra=190.05 kN；

（2）樁身強(qiáng)度驗(yàn)算：經(jīng)計(jì)算樁身強(qiáng)度為191.18 kN＞190.05 kN，樁身強(qiáng)度滿足要求；

（3）復(fù)合地基承載力計(jì)算：經(jīng)計(jì)算復(fù)合地基承載力為126.47 kPa，滿足地基承載力要求；

（4）復(fù)合地基沉降計(jì)算：經(jīng)計(jì)算復(fù)合地基沉降為沉降為3.54 cm。由于為剛性樁，樁間土的工后沉降主要發(fā)生于路堤填筑階段并在樁土荷載調(diào)整分擔(dān)過程中很快趨于穩(wěn)定，后期沉降極小，該沉降滿足規(guī)范要求。

7 結(jié) 語

現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁（FCC樁）技術(shù)吸收了預(yù)應(yīng)力管樁、振動(dòng)沉管樁和等技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，施工工藝簡單，可操作性強(qiáng)，節(jié)能環(huán)保，擠土效應(yīng)小，工程投資較小，是一種適合于海南軟土地區(qū)的新型高效優(yōu)質(zhì)的軟基處理技術(shù)，由于它具有剛性樁的特點(diǎn)，與橋梁剛性結(jié)構(gòu)相一致，可以有效解決橋梁與路基交界處的沉降差，從而避免橋頭跳車的不良影響。?？谑袨I江西路作為海口市的主要交通干道已運(yùn)行數(shù)年，個(gè)錢渡橋梁未出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象，運(yùn)行效果良好，該技術(shù)在海南軟土地區(qū)具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。