裝配化樁板式路基在綠色公路建設中的新實踐

當前，公路建設資源供應逐漸進入瓶頸。無地可占、無土可用形勢嚴峻；占地、取土代價加大；土質處理、土地復墾成本提升。傳統以地和土為主體建造公路的經濟性和適用性受到嚴重沖擊。

國家推行綠色公路建設，有效提高了公路的耐久性、使用性、環保性和景觀性，但這一實踐絕非一蹴而就。細致的研究和具體的方法是成功的基礎保證。

采用結構化的觀點、工業化的模式，在規?；?、系列化的水平上，實施公路的少土、無土、高效、低價建設，是應對現實挑戰、響應綠色發展的合理選擇。

目前，在這方面的努力多集中在傳統橋梁方面，且常在標準化、系統化、模塊化、裝配化的水平上，與要求相差甚遠。至今這一現象還未發生根本性改變。

靈感的來源

裝配化樁板式路基概念，以預制管樁直接支撐鋼筋混凝土面板，形成一種簡潔透空的承載結構。對擴建公路， 裝配化樁板式路基橫向設置一排或多排預制管樁，預制梁板內側邊與原路基頂邊緣，以現澆枕梁進行橫向連接，形成側邊連續鉸限位。對新建公路，裝配化樁板式路基多跨一聯，橫向設置兩排或多排預制管樁，整體以群墩限位或抗力墩限位。

結構為柔性體系，工作類似橋梁。以此取代傳統路堤，解決發展公路交通與保護土地資源之間的矛盾。

裝配化樁板式路基概念設計

技術經濟效果突出

裝配化樁板式路基首批應用于安徽省合寧高速公路擴建項目、合安高速公路擴建項目，產生出突出的技術經濟效果。

路基無需填土，用地減少。合安高速擴建技術應用段長1.5km，擴建在原路基邊坡上進行，無新增用地。

預制管樁按設計打至相應持力層，路基工后沉降問題得到根本性的改善。

預制管樁施工便于現場管理，污染及棄物少；面板預制、安裝工藝簡單。

對比傳統常規路基，造價相當；對比軟土路基，造價降低40%以上；對比傳統橋梁，經濟優勢更為明顯。

諸多問題待解

預制管樁打入

初期實踐也存在諸多需要解決的問題。

1.預制管樁的快速準確打入

預制管樁如何高效并可靠地打入，一直是國內設計、施工爭論的焦點。分析現行打樁方式，存在的問題有——

①按規范設定的范圍選用打樁錘重，憑經驗進行，缺乏選用的依據和調整的方法。

②打樁中各參數之間內在關系不明，錘擊樁深和貫入度控制值的規定可執行性差。

③錘擊難停的現象時常發生，成樁承載力往往難以確定。

以上這些問題，嚴重制約了預制管樁在公路工業化建造中的應用。

2.預制樁與梁板的快速連接

預制樁與梁板之間采用傳統濕接頭連接方式，臨時設施多，工作量過大；采用傳統槽口、齒塊等其他連接方式，結構構造復雜，鋼筋受損較多，預制、施工難度大， 工業化優勢降低，連接效果也難以保證。

3.預制梁板的快速可靠連接

預制梁板之間的濕接縫鋼筋連接一直是設計、施工中的難題。

①鋼筋按規范搭接，濕接縫過寬；

②鋼筋按規范焊接，工作量過大；

③采用其他連接，效果還在爭議中。

4.樁板式路基整體系統設計

需要回答的問題包括：

①樁板式路基一聯的合理樁距、合理長度、合理剛度、水平力分配、動力性能、抗震性能；

②樁板式路基局部破壞的影響；

③伸縮縫位置設置和功能選擇；

④預制梁板的標準分類和分型；

⑤預制管樁的標準分類和選型。

改變公路路基的傳統結構型式和傳統建造方式，在理念變為現實的過程中，技術需要不斷改進升級。

技術的改進

目前，裝配化樁板式路基正在進行新一輪技術策劃和實踐，強化基礎理論和關鍵技術研究，力求建立結構更完備、標準更齊全的技術體系。近期，在設計、施工技術上又取得新的發展。

1.一體化樁墩施工方法

基于力學動量定理和能量守恒定律，提出一種對公路樁板式路基一體化樁墩進行準確定量打入的方法，及更為適用的錘擊貫入度計算公式。

應用于實際工程,針對不同土質的土層,計算出相應的錘擊貫入度控制值,用于控制打樁，取得理想實測效果。

由此,解決了傳統方法終止打樁標準亂,成樁承載力不確定的問題,推動了預制管樁在公路工業化建造中的應用。

2.預制樁與梁板的快速連接

歷經對U形鋼筋骨架現澆混凝土彈性連接鉸、預制墩- 板快速連接結構、3種筒形剪力撐連接結構、3種十字剪力撐連接結構進行的多輪論證、研究和試驗，最新發展出的多重剪力鍵樁、板連接裝置，具有綜合技術優勢，正在接受新一輪測試。

在多重剪力鍵樁、板連接裝置中，預制管樁、梁板就位后，剪力鋼筋錨固于樁頂，上端套裝于帶肋剪力筒內；剪力螺栓上端定位于梁板內，下端掛連于剪力筒頂法蘭盤底面；裝置定位并封堵后，灌注填充料，形成樁、板連接。

多重剪力鍵樁、板連接裝置

這一技術提高了梁板預制工業化程度，實現了樁、板快速連接。有限元計算和試驗驗證連接裝置受力明確，安全可靠。連接裝置也為以后的結構養護提供了便利條件。

3.帶底托O形鋼筋連接結構

結構由兩排U形鋼筋對向交叉形成O形鋼筋結構，O形鋼筋結構內設置多個支墊鋼筋，在帶底托的槽口內灌注混凝土，形成錨具式連接。

由此，改變了鋼筋連接的傳統模式和傳力機理，實現了工廠預制構件的工地快速連接。

帶底托O形鋼筋連接結構

4.豎向限位伸縮縫

伸縮縫設置于支撐點外，可實現最大的連接標準化設計。

但梁板端部需設置牛腿，且兩梁端可能存在不協調位移。

牛腿間設隱式支承裝置，與豎向限位伸縮縫形成聯合體。

豎向限位伸縮縫構件采用強度和剛度大、整體高度低的焊接型鋼制造；滑動構件跨縫后套裝于限位構件內，由限位構件進行導向和限位；構件套裝后焊接于梁板頂預埋鋼板上，形成整體結構?；瑒訕嫾孀雠盼?、排水槽。

這一技術具有限位和伸縮雙重功能，實現了兩邊梁板的豎向協同變形，解決了梁端跳車問題，對懸空設置的伸縮縫具有極好的適應性。

豎向限位伸縮縫

5.標準化預制梁板節段組

包括4種節段型式、兩種端部構造。節段采用標準化設計：梁板等高度，面板等厚度，濕接縫自帶底托。

同時，鋼筋采用模塊化配筋，形式為簡潔的直線或U 形。濕接縫U形筋交錯布置。

由此，結構的加工和組裝更簡化，能更好適應工業化建造模式對結構設計的要求。

這些最新發展的技術將進一步改進結構原有型式和工作機理，改善結構工作狀態和安全狀態，支持結構簡潔設計和輕型設計，提高結構制造精度和裝配速度，提供更好的安裝、檢測、維修和更換條件，實現節約資源和降低造價目標。

標準化預制梁板節段組

6.模塊化系統加勁結構

由抱箍和連梁組成。構件采用焊接型鋼制造；抱箍分為兩半圓部分，貼附于墩身設計部位后，由螺栓進行緊固，并與連梁進行連接，形成整體結構。結構具多種功能——可按模數以標準梁板加大結構跨徑；按鋼板組合梁模式進行自架設施工；用于對下部聯合，形成結構制動墩；提高結構適應性，方便升級承載力；兼顧結構容錯性，快速加固薄弱部。

由此，實現了樁板式路基的系統設計、與工業化建造橋梁的系統對接，進一步保證了樁板式路基的安全耐久性和運營維護性。

模塊化系統加勁結構

工業化建造方向

安徽省的綠色公路工業化建造實踐，已著手向全線綠色、工業化建造的模式發展。

綠色公路工業化建造模式

安徽省合肥—蕪湖高速公路拓寬改建工程，采用最新裝配化樁板式路基，解決用地難題，兼顧處理軟基。

采用模塊化構件，預制質量進一步改進。配套模塊化的連接，安裝效率進一步提高。

安徽省合肥—樅陽高速公路,落實綠色公路建造理念， 采用最新裝配化樁板式路基12km，建設性用地調配平衡， 工業化建造模式升級。

我們體會到，實施綠色公路建設，離不開以標準化、系統化、模塊化、信息化為特征的公路工業化建造技術。

工業化建造技術應持續改進，不斷向產業化方向發展，以高質、高效的運轉，發揮出集約、環保的優勢。