桩板式路基在高速公路中的应用及部分关键技术

桩板式路基在高速公路中的应用及部分
关键技术
摘要：以安罗高速K22+941～K33+000段在南方平原地区水稻田、坑塘、河道附近等不利地质条件下所设置桩板式无土路基施工为例，介绍桩板式路基在高速公路中的应用以及施工过程中所采用的部分关键技术，为后续的桩板式路基施工提供参考依据。

关键词：高速公路、桩板式无土路基；施工工艺；关键技术及效果；
1.引言
近年来桩板式无土路基先后在各省份得到应用，桩板式无土路基结构主要由“桩”和“板”组成的刚性桩板桥结构，相较于传统路基无需进行放坡，从而有效减少施工用地，解决了目前平原或城市地区公路无土可用、无地可占的发展瓶颈；植入桩是目前一种新型的结构形式，目前桥梁桩基施工成本高，场地平整土石方工程量大，在南方水稻田、坑塘等不利地质条件下更为明显，而且造成环境污染，不符合绿色施工的指导思想，植入桩施工环境污染小，经济效益明显且速度快、工期短、质量可靠，以本项目为依托进行了规模化应用。

2.工程概况
中铁十局承建的安罗高速罗山至豫鄂省界段项目LESG-1标，施工里程为
K0+000～K44+109，项目位于信阳市罗山县周党镇境内，北接沪陕高速，南接大武高速，地处大别山北侧，项目区域范围内河流冲积，地势低缓，平原地貌中分布新统冲积粉质黏土，砂土等，沿线河流、沟渠、坑塘密布，考虑到现场的施工条件，为加快筑路速度，提升工程质量，减少土地占用，同时减少坑塘处理所需的资源，改进传统筑路技术，积极采用工厂化制造、装配化施工的理念，全线设置桩板式路基3.106km，下部结构采用高强预应力混凝土（PRC）管桩+（PHC）管桩，上部采用装配钢筋混凝土板结构，标准跨径为6m，根据不同路基高度，装配式结构联长按10跨-17跨设置，平均链长102米，两联之间设置伸缩缝。

3.工艺原理及施工工艺
3.1工艺原理
桩板式无土路基主要由“桩”和“板”组成的刚性镂空结构，上部结构标准
跨径为6m，采用装配式钢筋混凝土板，分预制和现浇部分；桥墩及基础采用预应
力混凝土管桩，土上部分桥墩选用混合配筋高强预应力混凝土(PRC)管桩，土下
部分基础选用高强预应力混凝土(PHC)管桩。

桩与板连接采用刚性连接，形成超
静定结构，然后铺设防水层及沥青路面形成公路，相较于传统填土路基无需进行
放坡，从而有效减少施工用地，解决了目前公路面临的无土可用、无地可占的发
展瓶颈。

3.2施工工艺流程
3.2.1试桩
根据现场实际情况，为验证施工图中管桩施工“上浮下沉”“偏位”“承载力”等相关技术要求的准确性，进行工艺性试桩，以取得各种机械参数，确定砂
浆的超灌系数，确定锤击的相关参数，确定不同地层施工的处理措施及工艺验证，确定控制桩身垂直度及标高的措施。

3.2.2植入桩、柱施工
桩板式无土路基施工桩、柱施工主要采用植入法施工。

植入桩施工流程为：
场地平整→桩位放样→埋设护筒→旋挖成孔→成孔检查→下放导管→灌注砂浆→
植桩→振动锤击→桩位精调。

通过桩、柱一体现场连接整体植入的施工方法施工，由管桩、钢护筒、M15
复合砂浆组成，施工前放样，并根据地层条件跟进埋入
钢护筒，确保成孔质量，采用SY205C旋挖钻进行干孔
钻，钻孔应预留20cm不钻，利用DZ90振动锤沉桩到设
计标高。

钻进成孔并检测合格后，安装导管灌入M15复
合水泥砂浆，砂浆灌注应控制在成孔后半个小时内，复
合水泥砂浆应结合试桩经验严格计算用量，避免过少或过多，砂浆过少会影响桩身承载力，砂浆过多会造成植入后砂浆溢出，污染施工场地，且造成浪费，加大成本，复合水泥砂浆应具有微膨胀、无收缩、自流平特性，砂浆灌注采用
φ300mm导管，导管距离底部0.3—0.6m，砂浆灌入应首灌后导管的底端应埋入1m 以上，灌浆应连续进行，不得中断，灌注后及时拔除钢护筒，并于1小时内进行植桩，植入时桩身垂直度偏差在1%以内，管桩下放通过专用定位器下放，放置完成后进行桩位坐标复核及定位器标高测量。

3.2.3路基结构板预制
路基板每块尺寸约为12米*3米，根据使用部位，具体尺寸略不同，在预制场集中预制，模板骨架用80～120mm槽钢按设计要求制作，面板采用6mm厚不锈钢钢板整体加工成型，底座采用H型钢支架底座，具体如下示意图。

钢筋加工采用一体式专用胎架进行整体的绑扎、焊接施工，保证钢筋位置、间距、整体尺寸符合设计要求；混凝土浇筑采用料斗多点布料、一次成型，振捣采用插入式振捣棒配合震动横梁，使混凝土密实，充分消除混凝土蜂窝麻面等现象，保证混凝土构件的质量。

侧模拆除后进行凿毛，凿毛采用模板涂刷缓凝剂并配合高压水枪冲毛的方式，将表面的浮浆、灰渣等全部清理干净，露出均匀骨料。

混凝土浇筑完成后用塑料薄膜或棉被进行覆盖带模养生，当砼强度达到设计强度80%后脱模移至存板区，用自动喷淋系统进行养护。

预制板定型钢模板钢筋绑扎胎具接缝高压水冲毛效果
3.2.4临时支撑及预制墩帽安装
桩板式无土路基板架设采用工
字钢横梁临时支撑进行架设，架设
前进行标高测量，提前在管柱顶端，
安装钢抱箍，然后安装砂筒及临时钢横梁，同时进行钢套筒及填芯钢筋笼的安装，工字钢横梁及钢抱箍的安装采用25t吊车+建筑移动门架或升降车施工。

桩板式
无土路基联与联之间设置伸缩缝，平均100m设置一道伸缩缝，伸缩缝位置在管
桩顶部采用预制墩帽安装代替传统形式现浇盖梁，提前在预制板厂统一预制以缩
短工期，同时确保预制墩帽质量，预制墩帽强度达到100%后出厂安装，预制墩帽
采用焊接方式与预制管桩连接，预制墩帽底部预埋16mm厚环形钢板，通过钢板
和预制管桩顶部端板分三层焊接，每层焊接后需清理干净，方可施焊外层；焊缝
需连续、饱满，不得有表面气孔、夹渣、弧坑、裂纹等缺陷。

3.2.5结构板吊装及现浇
桩板式路基板架设经对比方案后，采用1台200吨履带吊进行整体吊装，
半幅架设。

相较于龙门吊吊装更为方便、经济，减少投入，每半幅按照先架设中
板再架设边板的顺序进行架设，吊装采用4点吊装，确保过程受力均匀。

吊升前，仔细检查钢丝绳和路基板，缓慢吊升后，履带吊通过起重臂的旋转
以及吊钩的升降，将面板吊移到临时支撑安装位置的正上方，使面板的安装基准
线与横梁上的吊装定位线对准，然后缓慢降钩，将路基板安放在已安装好的临时
支撑上，板侧和板端位置可适当调整以确保板面预留孔与桩柱对应，保证桩体预
留钢筋插入A板预留孔内，然后向孔内灌注C50微膨胀混凝土，符合工程的设计
强度标准后，可拆除下部临时支撑结构进行转运。

预制板安装完成后，根进行现浇S1、 S2、 S3板的施工，其中S1、S2 板为0.35m宽纵向湿接缝，S3为0.5m横向湿接缝，支模并绑扎钢筋进行湿接缝板的
浇筑。

3.2.6桥面铺装施工
桥面铺装采用8cm厚C50防水混凝土，混凝土浇筑采用XD-JCHT219型超声
波高频振捣摊铺机进行摊铺。

施工时直线段每10m、曲线段每5m放1个桩点，桩
点进行标识并编号，便于准确控制混凝土顶面标高；架设激光扫平仪，发射器架
设在无施工区域，高度约2米，预先做好标高刻线，挪动发射器时标识刻线为基
准调整，施工长度每次宜为60～80m；把手持接收器安装在手持杆上，底面对准
给定的标高向上500mm，调整接收器到0点位置，调整时看准手持接收器的水平点，保证测量准确；激光扫平仪设定设计坡度，用卷尺测量10m长度，同时测量
给定的标高是否正确。

完成后，采用泵车浇筑铺装混凝土，摊铺布料高度控制
在比辊轴略高于1～2cm，人工配合在辊轴前边角处摊铺找平，每一个摊铺面长度
控制在为6m左右，摊铺面前后反复振捣摊铺碾压4～6遍，直至铺装层面密实平
整为止，混凝土浇筑完成2～3h 左右，混凝土初凝前，驾驶式磨光机进行抹面，
1台摊铺机配置2台驾驶磨光机，反复揉搓4～5遍，表面略微干时，及时覆盖土
工布洒水养护，混凝土养生期不少于7天。

3.2.7护栏浇筑施工
防撞护栏顶宽20cm，底宽53cm，高度120cm，每4m设置一道假缝，采用
C40混凝土。

钢筋统一加工后运至现场纸绑扎成型，护栏模板采用定型不锈钢模板，在模板安装时，接缝采用贴双面胶密封，模板与铺装层接缝采用泡沫胶填缝，泡沫胶不得侵入结构物内，混凝土浇筑采用分段、分层斜向浇筑，浇筑完成后采
用土工布覆盖和滴灌洒水养护，养护期不少于7天，冬季施工采用棉被覆盖。

4.桩板式路基施工关键技术及效果
4.1桩、柱一体复合式植入施工技术
桩柱一体复合式植入主要是将PRC和PHC管桩提前进行焊接，然后桩、柱一
体植入，桩柱植入由管桩、钢护筒、M15复合砂浆组成。

施工通过埋钢护筒、钻孔、灌浆、植桩、锤击、定位等工艺流程完成整个桩、柱施工过程。

相较于传统钻孔桩及墩柱现浇施工技术相比，操作简便，标高易控，避免了
传统虚桩及破桩头施工，同时减少模板、设备投入，节约了资源，降低了成本，
提高了工程质量和施工工效，最大限度减少了对环境的破坏；同时施工速度快、
工期短、施工质量可靠、经济效益明显；另外植入桩柱可较大地减轻结构自重，
从而节省材料，增强其抗拉性能，工厂化预制生产安装，对成品质量的提升奠定
基础。

4.2PHC-PRC高强管桩现场快速连接技术
PHC-PRC高强管桩现场快速连接主要由预制管桩、钢护筒、专用定位器组成，在非工程桩位置放样埋入钢护筒，进行钻孔，形成接桩孔，成孔后，将下节PHC
预制管桩置于孔内，桩头高出地面 1.0m-l.3m，采用专用定位器将管桩进行固定，固定完成后采用履带吊将上节PRC预制管柱吊起，调整并对接桩头处端板，然后
设置防风屏障进行焊接，由两个焊工沿桩周对称进行，焊接时宜先在坡口周边对
称点焊4点-6点，待上、下节桩固定完成后，分层进行施焊。

通过高强管桩竖向
焊接快速连接技术，大大提高了管桩的焊接效率，相较于传统水平横向焊接需进
行场地硬化，搭设焊接支架等要求，降低劳动强度，提高工效，节约资源和成本，同时解决了焊接质量较差，施工条件要求复杂等缺点，保证工程质量。

4.3植入桩施工专用定位装置技术
植入桩定位装置根据现场实际钢护筒及预制管桩直径使用CAD绘制专用定位
器的加工图纸，采用数字化车床加工技术进行加工，定位装置采用各型号型钢进
行精确加工，然后进行循环周转使用。

在预制管桩植入前，先安装定位装置，利
用定位装置四个方向螺栓对管桩进行初步固定，随后通过测量放样，旋转各方向
调整螺栓对植入管桩进行精确调整，确保管桩植入完成后的平面位置及高程，管
桩定位装置可以进行重复利用，减少了人工及机械的投入。

采用此管桩定位装置
能够确保植入桩平面位置更加精确，同时确保标高满足设计标高，避免人工定位
存在的误差，有效地控制植入桩的垂直度，确保后期路基板架设出现管桩偏位等
质量问题。

植入桩定位装置相比传统植入桩定位更加安全可靠，其装置是一种操
作简便、安全稳固、所需材料单一，制作简单，利用螺栓进行调整即可。

实现了
节能环保，较大地增加循环利用空间，更加提升了施工过程的一体化和规范性。

4.4路基板预制无台座一体式模板施工技术
路基板在预制场进行批量生产，钢筋加工采用专用一体式胎架进行整体的绑扎、焊接施工，针对不同的路基板型采用不同的钢筋加工胎架，钢筋加工绑扎胎架采用钢制构件进行加工，路基混凝土面板预制模板骨架用80～120mm的槽钢按预制板的尺寸进行定做，采用6mm厚钢板整体加工成型，面板采用不锈钢钢板。

按照定做的模板，板厂无需设计路基板预制台座，采用模板充当台座，减少项目成本投入，采用整体模板减少拼缝错台，同时施工过程中可以灵活摆放，大大提升预制板预制质量及施工效率。

4.5路基板湿接缝高压水枪冲毛技术
预制板湿接缝位置采用高压水枪冲毛施工工艺，在预制板混凝土浇筑前在侧模涂刷缓凝剂，浇筑完成后，在混凝土板强度达到2.5Mpa具备拆模条件后，及时拆除侧模，一般为混凝土浇筑完成后12—16小时，利用高压水枪进行湿接缝位置冲毛，冲毛后完成后混凝土骨料外漏明显，为后续混凝土的连接提供了良好的条件，相比较传统采用振动锤凿毛施工工艺，凿毛枪进行人工凿毛，同时施工前需要进行弹线，施工繁琐同时投入人工较多，费时费力，而且凿毛效果不佳，采用这种工艺仅需一个人即可完成凿毛工作，节省人力提高效率。

4.6桩板连接套筒式刚性连接技术
桩板连接采用套筒式刚性连接，在桩顶预制板预留后浇孔，桩顶部分外套钢管，钢管内布置填芯钢筋笼，通过现浇C50补偿收缩混凝土将桩板固结。

路基板架设前先进行测量放样，根据标记位置安装钢抱箍，然后将钢套筒安装在钢抱箍上并且在钢套筒内侧与桩顶端板进行焊接，安装填芯钢筋笼底部设置托盘伸入桩内1.5m，路基板架设完成后进行填芯混凝土浇筑，从而将桩板形成一个整体达到固结。

桩板结构填芯套筒式刚性连接施工具有施工速度快、工期短、施工质量可靠等优点，经济效益明显。

解决了传统连接简单的填充连接长时间使用过程中的受力不均或过量承载等原因导致桩板损坏倾倒等风险的技术难题。

4.7桥面铺装超声波高频振捣摊铺施工技术
桥面铺装采用XD-JCHT219型激光超声波桁架混凝土摊铺机，是在激光摊铺
机基础上安装了超声波、液压控制系统，实现了双系统共同运行在同一摊铺机上。

超声波控制实现了标高自动调整，减少人为调整标高的误差，全面提升混凝土铺
装的平整度；部分采用桁架分体辊轴复合式连接方式，使整机不塌落，能够实现
整幅施工，摊铺压实效果更好；采用高频振动刮板进行振捣推料功能，使深层振
捣更密实，同时节省人工布料成本，振捣深度和提浆效果更好；整机桁架采用模
块式组装方式，可实现一机多用。

5.结语
通过安罗高速桩板式路基的实践证明，桩板式路基补充了软土路基施工的手段，避免了传统钻孔桩泥浆制备等，解决了土资源匮乏、降低机械使用以及环境
保护的问题，无须填土、减少用地，具备标准化、工厂化、装配化施工条件，
保证工程质量，降低劳动强度，提高工效，节约资源和成本，与常规路基相比，
造价大幅降低，经济优势更为明显。

同时相较于桥梁结构，以本项目3.1km桩板式无土路基为例，如按照传统的
钻孔灌注桩共计620根，桩径1.5m；混凝土合计为26040m³，钢筋1922t，材料
约2277万元。

利用植入桩施工共计管桩3600根，M15复合砂浆12625m³，材料
约1866万元。

材料费节省约411万元。

桩板式无土路基桩、柱一体植入法施工，较传统先施工桩基础后施工墩柱工艺，工期缩短30%。

桩板式路基施工技术的不断实践优化，遵循环保节约、循环利用的理念，逐
步向高速公路施工推广应用，具有良好的社会、环保、经济效益。

参考文献
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