大直径薄壁筒桩在公路桥头软基处理中的应用

王 军 陈志文

（1、三门县交通建设管理所，浙江 三门 317100 2、中交公路规划设计院有限公司，北京 100088）

1 工程概况

温岭市开发区位于温岭市东部滨海地带，东临大海，南面与松门镇毗邻，西侧紧邻原老塘堤坝。开发区的启动区块位于东海塘南片综合开发区的西南部，总规划用地面积为3.29平方公里。规划区内地形高程1.0～1.5m左右，局部遇河道地段为0.5m左右，目前区内由纵横向田垠小道划分成大小不等的养殖塘地块。该区道路及桥梁工程包括南北向的航道路、经一路、经二路、经三路、经四路、东西向的纬一路、纬二路、纬三路、纬四路、纬五路、纬六路、纬七路、虎山北路、C一路、C二路、C三路及C四路道路与26座桥梁，其中一座大桥，25座小桥，若干座涵洞。

2 大直径薄壁筒桩的技术特性

大直径薄壁筒桩是采用专用机械设备，利用高频振动在地基中形成大直径筒形孔，然后配置钢筋笼并现场灌注混凝土而成的筒形桩。不配置钢筋的称素混凝土筒桩。

其特点是：无土拱到有土拱；振动密实砼，使其强度增加；地基土强度增强，摩擦角增大；桩周土及管内土的应力分布外高压区，内减压区（才能排土）。

浙江杭宁高速公路科研项目组提出的试验研究报告中指出，对现场施工的薄壁筒桩作了下列检测，结果如下：

现场开挖，从10根桩开挖的实际情况来看薄壁筒桩内、外壁表面光滑，壁厚均匀，未发现薄壁塌落、严重缩颈等不良现象。

壁厚测量，从开挖6根桩进行钻探取芯，取芯采用微型取芯机（直径10cm）,间隔2m自上而下钻探取芯。从测量结果看，除桩顶附近壁厚部分小于12cm外（设计壁厚12cm）,其余各段厚度在12.0±0.3cm左右，自上而下桩身厚度基本一致，数据离散度小。

桩身砼抗压强度，从3根桩共取3组芯样制作成10cm×10cm×10cm标准试样，从抗压试验结果看，薄壁筒桩混凝土强度均大于设计值C25,强度分布均匀，自上而下，混凝土强度逐渐提高，下部混凝土由于有较高压力，密实性、均匀性较上部好。

3 桥头路基采用筒桩复合地基的优越性

3.1 桥头路堤常出现的弊病及处理方法

软土地区的桥头路基一般为柔性基础，大多会发生较大的沉降，这种沉降与桥台的刚性基础形成的沉降差，往往比较大而形成跳车现象。这是经常出现的通病，给行车和养护造成很大的影响。造成这样的原因大致有以下几方面：首先组成地基土为软土，软土具有空隙比高，变形量大，渗透系数小，固结时间长等特点，在上部荷载作用下，地基会发生较大的沉降。第二，桥头地段往往连接桥台是路堤高的地段，路堤高载重大造成的沉降大。第三，桥头路堤由于桥头的影响在填筑的过程中比较难夯实，有的拐角处夯不到，造成填土不实，容易形成较多的沉降。第四，桥台基础是刚性基础，沉降很小，而台后的路基则是柔性基础，允许出现一定的工后沉降，本身要求就不一致。由于这些原因，如果在设计中不解决这些问题，往往在桥路连接处出现较大的沉降差，形成跳车现象。

对于这种跳车现象的处理，通常是用地基处理的方法来解决，当然可以在路面铺设搭接板，但前者方法从本质上去解决为好些。一般的做法是在桥台后线路一定长度内，如50米设为过渡段，在这段长度内可以采用排水固结法，以设置不同间距和不同长度的排水通道，如塑料排水板上部填土压载或超载预压，也可用复合地基法如采用深层搅拌桩、粉喷桩、碎石桩等作为增强体与桩间土形成复合地基，同样采用不同长度和不同间距来调整整个过渡段。

当大直径薄壁筒桩发明后，人们用素混凝土薄壁筒桩作为增强体形成筒桩复合地基来加固桥头路基收到非常好的效果，杭宁高速公路长兴段的大型试验路堤以充实的资料，从理论到实践，从技术条件到经济效益都证明采用大直径薄壁筒桩复合地基是目前处理桥头路基最好的方法。

3.2 筒桩复合地基处理桥头路基的优越性

由筒桩和桩间土形成的复合地基，能达到提高地基承载力，减少地基沉降的目的。根据筒桩的成桩原理及桩身强度，我们认为它是刚性桩，它所形成的复合地基也为刚性桩复合地基。它不同于散体材料桩和柔性桩形成的复合地基。筒桩复合地基设计实际上就是要确定筒桩的桩径、桩长、桩间距，使形成的复合地基能满足路基承载力和沉降的要求。

3.3 控制桥基沉降和路基沉降相对一致以解决桥头跳车的理念

传统桥梁设计中往往把基础置于变形极小，几乎桥基不沉降的刚性基础概念上，但台后路堤却又允许一定沉降的柔性基础，再加上其他客观条件的存在，必然造成桥台跳车问题。解决这一问题的办法是：采取单一的控制桥台处路堤沉降，甚至采用预应力管桩加固桥台处路堤。现在提出桥基在符合现行桥规的基础上允许一定程度的沉降，达到桥基与路基沉降趋于同步的理念（确保桥台沉降要小于路基沉降）。现保留的古桥梁或古建筑物发生了持续沉降，但结构仍保持完好，足以说明上述桥基与路基沉降趋于同步的设计理念是完全可行的。

4 桥头跳车处理方案

4.1 大直径现浇薄壁筒桩是一种新型的桩基，它具有承载力高、稳定性好、沉降小、质量可靠、较好的性价比等特性，用它来做复合地基的增强体组成筒桩复合地基，是比较理想的组合，再加上桩顶砼盖板及二层土工布，使上部荷载均匀分布。这种做法在杭宁高速公路、杭州绕城公路以及铁路沿海大通道软基处理中应用的非常成功。

4.2 在工后沉降控制在10-30cm的前提下，采用调整桩长和桩间距的办法，使沉降逐渐从桥台段过渡到一般路基，用50m左右的过渡段克服桥台与台后路堤、台后路堤与一般路堤的不均匀沉降，避免跳车现象。

4.3 根据工程实例及经验，现提出2个筒桩方案，分别为不穿透淤泥层（方案一）和穿透淤泥层（方案二）。

方案一：筒桩直径采用Ф1.0m，壁厚0.12m，素砼C25，桩长分别15m～25m,桩间距分别为3.2m，桩顶盖板2m×2m×0.4m,盖板上铺设二层土格栅。

方案二：筒桩直径采用Ф1.0m，壁厚0.12m，素砼C25，桩长分别20m～30m,桩间距分别为3.2m，桩顶盖板2m×2m×0.4m,盖板上铺设二层土格栅。

5 结论和建议

5.1 用筒桩复合地基加固桥头软土路基是目前解决路堤稳定，减小沉降，克服桥头跳车的较好方法之一。理论研究说明了这种方法的正确性，现场试验和工程实践也证明它的较好效果。从温岭东海塘两座桥梁四段桥头路堤中选取了六个代表性剖面做了验算，采用固定桩长和桩间距，梅花形布桩，沉降和稳定均满足要求，使桥台与台后路堤及台后路与一般路堤均匀过渡，我们认为可以采用这种设计方案。

5.2 在进一步改善优化设计中建议再做另六个断面的检算，必要时重新调整筒桩长度和间距，使其更合理。建议在优化设计中采用长短桩组合的方式，以长桩主要解决沉降，在满足设计的条件下降低工程造价。

5.3 采用筒桩作桥梁基础，理论上是可行的。由于现有桩机适合桩长一般不超过35m，采用双排桩方案，桩长35m，造价较原方案有所增加。若桩机能改造成，适合打更长的筒桩，则可采用单排桩，桩长41m、42m，造价较原方案更经济。无论采取以上两种方案中的哪种，都需进行试桩。

[1]JTG D63-2007公路桥涵地基与基础设计规范.

[2]JTG B01-2003公路工程技术标准.

[3]JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范.