EPS管桩及路基施工指导意见征求意见稿.docx

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EPS管桩及路基施工指导意见征求意见稿

沪宁高速公路扩建工程

先导试验段（K0+000～K1+770）

施工指导意见（征求意见稿）

江苏沪宁高速公路扩建工程指挥部总工办

2003年7月

1.总则

2.EPS路基施工

2.1路用EPS产品的质量要求

2.2EPS路基的施工方法及技术要求

2.3EPS路基的现场质量检测方法

3.管桩施工

3.1管桩产品的质量要求

3.2管桩的施工方法及技术要求

3.3管桩的现场质量检测方法

4.路堤填筑施工

5.EPS挡墙及护栏施工

6.排水系统施工

1.总则

沪宁高速公路主线全长约248公里，穿越广阔的水网地区，沿线软土地基长度约92公里，占全线总长的37%，软基处理是沪宁扩建工程的关键技术问题。

另外，沪宁路扩建工程原则上以路基两侧拼接加宽为主，由原来的四车道对称扩建为八车道。

先导试验段位于原沪宁高速公路设计桩号K0+000~K1+770区段，即沪宁高速公路江苏段起点至江苏花桥收费站连接段（含徐公河桥），全长1770m，包括圆管涵、汽车通道、机耕通道和中桥各1座。

该区间内纵坡变化小，路堤高度在2.9m~4.2m之间。

对于软基处理问题，在原各类处理方案的基础上，本项目新增加了薄壁预应力管桩（PTC桩）、轻质路基填料EPS两种新的技术方案。

由于新老路基施工的间隔时间长达10年之久，还存在着新老路基拼接的关键技术问题。

对于路基拼接问题，设计了台阶开挖、铺设土工格栅的技术方案。

由于全线存在软土地基处理和新老路基拼接这两个重要技术问题，加上国内尚无高速公路扩建工程的设计与施工规范可以遵循，有必要选择典型区段进行先导性的试验工程。

本施工指导意见主要针对先导试验段提出，希望各设计、科研、监理、施工单位和管理部门结合工程的实践过程，提出建议，经过补充、修改，进一步完善该指导意见，以指导全线的工程设计和施工。

2.EPS路基施工

2.1路用EPS产品的质量要求

膨胀性聚苯乙烯泡沫塑料（ExpandedPolystyrene，简称EPS）是一种超轻质路基填料，具有轻质、耐压缩、水稳定性、良好的力学特性并且施工简便快速的优点。

本工程所用的EPS产品技术指标及要求如表1所示：

表1：

路用EPS产品技术指标及要求

技术指标

单位

技术要求

备注

标准块体尺寸

cm

长×宽×高＝

300×127×63

现场检测、生产阶段检测

块体平整度

mm

≤3

现场检测、生产阶段检测

密度

Kg/m3

≥20

现场检测、生产阶段检测

抗压强度（压应变5%）

KPa

≥50

生产阶段检测

抗压强度（压应变10%）

KPa

≥110

生产阶段检测

抗弯强度

KPa

≥150

生产阶段检测

抗剪强度

KPa

≥120

生产阶段检测

压缩模量

MPa

≥3.5

生产阶段检测

体积吸水率（7d）

%

≤1.5

生产阶段检测

燃烧自灭时间

S

≤3

生产阶段检测

不同工厂所生产的EPS产品均需要检测，对于同一个工厂的产品检测频率与施工的用量有关，如表2所示：

表2：

路用EPS的检测频率

EPS施工用量V（m3）

检测数量

备注

V＜2000

2块

2000≤V＜5000

3块

5000≤V＜10000

4块

V≥10000

1块/2000m3

2.2EPS路基的施工方法及技术要求

EPS路基施工的流程如图1所示：

施工准备

测量放样

清表整平

施工基面处理

浇注挡墙底座、安装面板

老路基台阶开挖

图1：

EPS路基施工流程图

2.2.1施工准备、测量放样、清表整平的技术要求如下：

1）EPS铺筑前每隔20m测一组横断面，并按照每个断面的设计横坡和纵坡，结合地形地貌，确定清表和回填的高程；

2）调查附近的河沟、池塘水面高程，同时每隔100m～200m开挖一个渗井，确定施工时的地下水位高程。

结合调查数据，进行合理修正，定出沿纵向在富水季节的地下常水位线，以此确定每个断面EPS铺筑的施工基面高程（EPS施工底面高程大于地下常水位50cm）；

3）清除表面杂草、树根、建筑垃圾、耕殖土等，并整平表面；

4）根据确定的EPS施工基面高程，进行施工基面以下50cm的处理。

在新路基外开挖深度80cm～100cm的水沟排出积水；整平、压实地表面，其压实度≥87％；回填素土（或石灰土）至EPS施工基面以下50cm，其压实度≥90％；

2.2.2EPS的储运及铺筑技术要求如下：

1）施工单位应根据施工进度安排编制EPS块体的进场计划，包括运输进场的时间、数量（各种形状和尺寸）和方式等。

长距离运输可采用船运或汽运。

对于工地转运，可考虑小型运输车或以人工搬运为主。

若设计中存在EPS异形块体，可在生产厂家直接成形，也可在工地上由标准块体用电热丝切割而成；

2）EPS块体在工地堆放时，应考虑进度的要求并采取相应的保护措施。

根据现场的用量，确定临时堆场的位置和大小，并采取防风措施。

在EPS堆场和施工现场均应注意防火，不准吸烟，不准各种明火靠近。

同时应防止雨水滞留，严禁接触有机溶剂或石油之类的油剂。

若堆放时间预计超过1星期，则必须采取覆盖措施，避免强日光的直接照射；

3）EPS块体铺筑在施工基面上时，施工基面必须保持干燥；EPS铺筑后，不允许重型机械直接在EPS块体上行驶；

4）EPS自下而上逐层错缝铺设，块体之间的缝隙和高低错台尽可能小，缝隙大小和错台量应符合表3的规定。

块体间产生缝隙或高低错台时，最下层由垫层来调整，中间各层则采用50＃水泥砂浆调平。

对于部分超过标准容许误差（最大缝隙要求小于50mm）的缝隙，要求采用砂或50＃水泥砂浆充分填塞；

表3：

同一层的EPS块体缝隙及错台量要求

项目

单位

容许值

缝隙

mm

≤20

错台

mm

≤10

5）与老路基接触部分的EPS块体呈台阶铺设，纵向与横向坡率按设计图纸要求施工。

EPS路堤顶面的横坡可通过最上层EPS块体的表层切割处理来实现，EPS顶层的15cm厚现浇混凝土盖板，应向老路基填土部分纵横向延伸1m～2m，如图2所示。

老路肩开挖后需要设置相应安全措施以防止水渗入及确保行车安全，具体实施方案由工程处会同监理、施工单位现场确定；

图2：

EPS块体与填土部分的连接方式

6）EPS块体之间联结，采用具有一定强度的双面爪型联结件固定不同层位的EPS块体。

在顶面及侧面设置具有一定强度的单面爪型联结件（爪钉布置见图3）。

爪钉应具有防锈处理。

在最下层的EPS块体与施工基面之间采用L型金属销钉联结，销钉插入基底深度不小于20cm；

图3：

双面、单面爪钉布置图

7）最上层EPS块体铺设完成后，即现浇一层厚度15cm的C30钢筋混凝土盖板。

钢筋网布置在板厚中间，其网格尺寸150mm×150mm、钢筋直径Φ8mm，钢筋网的搭接长度≥25cm。

混凝土铺浇后用插入式及平板振动器振捣密实后抹平。

混凝土如设施工缝，其缝宽为10mm，采用沥青浸透的杉木板设置，钢筋网片连续不断开。

混凝土设横缝，间隔一般为10m，采用锯缝的假缝形式，并用沥青聚胺脂灌缝。

当钢筋混凝土板强度达到设计强度的70％时，才能进行板上路面结构层的施工。

2.2.3河塘等特殊地段的处理

1）对于河塘、废河道等需要抽水清淤的地段，首先要验算老路堤的稳定性，在老路堤稳定的条件下才可抽水清淤；

2）若经过验算，抽水后老路堤稳定性不足，则要求采用防渗透措施封堵老路堤地下水（如防渗墙等），确保抽水时老路堤的稳定；

3）抽水清淤后，回填石灰土（地基承载力较低时，可回填粉煤灰等轻质填料），并分层碾压至基底标高，要求压实度均达到87％以上并逐渐提高压实度，在基底标高以下0～50cm，要求压实度≥93％；

2.3EPS路基的现场质量检测方法

EPS路基的现场质量检测方法及标准如表4。

表4：

EPS路基施工质量检测方法及标准

项次

检查项目

规定值或允许偏差

检查方法和频率

1

EPS块体尺寸

长度（mm）

±10

卷尺法，抽样频率见表3

宽度（mm）

±8

厚度（mm）

±3

2

EPS块体密度（kg/m3）

≥设计要求

天平法，抽样频率见表3

3

EPS块体平整度（mm）

≤3mm

3m直尺，抽样频率见表3

4

基底压实度（%）

环刀法或灌砂法，每1000m2检查3点

5

垫层平整度（mm）

5

3m直尺，每20m检查3点

6

EPS块件之间平整度（mm）

20

3m直尺，每20m检查3点

7

EPS块件之间缝隙、错台（mm）

10

卷尺法，每20m检查1点

8

EPS顶面横坡（%）

±0.5

水准仪，每20m检查6点

9

护坡宽度（m）

≥设计宽度

卷尺法，每40m检查1点

10

钢筋混凝土板厚度（mm）

+10～-5

卷尺法，量板边，每块2点

11

钢筋混凝土板宽度（mm）

±20

卷尺法，每100m检查2点

12

钢筋混凝土板强度（MPa）

C30

抗压试验，检查频率同公路标准

13

钢筋网间距（mm）

±10

卷尺法

注：

1、当EPS路堤向填土部分过渡时，其下的压实度参照公路规范要求的压实度标准；

2、路线曲线部分的EPS块件缝隙不得大于50mm；

3、上表未及之处，应参照交通部颁发的现行公路施工及质量检验评定标准或规范。

3.管桩施工

3.1管桩产品的质量要求

技术标准依据GB13476-1999（《先张法预应力混凝土管桩国标》）。

路用预应力管桩是一种新型基桩，是由专业厂家采用先张法预应力工艺和离心成型，蒸汽养护而成，是一种细长空心等截面预制混凝土构件。

管桩按照混凝土强度等级分为：

预应力高强混凝土管桩（PHC）、预应力混凝土管桩（PC）和薄壁预应力混凝土管桩（PTC）。

试验段设计所用管桩的规格见表5。

表5：

预应力管桩规格

种类

混凝土等级

外径

（mm）

壁厚

（mm）

长度

（m）

PC型

C60

400

75

≤12

PTC型

C60

400

55、65

≤12

根据沪宁高速公路扩建工程的地质条件和软基处理的要求，本着既满足工程需要，又节约成本、降低造价的原则，决定采用PTC桩作为深厚软土处理的桩型。

管桩按抗裂弯矩和极限弯矩的大小可分为A型、AB型和B型，其中A型最小，B型最大。

对于本工程，抗裂弯矩和极限弯矩要求较低，采用A型即可。

在工地的管桩堆场，需要进行管桩的验收，其验收依据如表6。

所有管桩产品要求达到二等品标准或以上。

低于二等品的管桩，监理有权要求该管桩退场。

3.2管桩的施工方法及技术要求

3.2.1管桩的起吊与储运

管桩由于长细比大、自重大，在起吊、运输的过程中过大的动荷载将会使管桩产生环裂。

正确的起吊方式是二端起吊法，并在吊装过程中轻吊轻放，避免产生较大的动荷载。

在工地现场起吊时，必须有安全员在现场组织实施。

汽车运输时用长挂车，桩的悬臂不超过1.5m，在汽车运输时，应该分层叠放并错位布置。

在工地现场堆放时，必须选择坚实平整的场地，堆高不超过2层。

3.2.3静压法施工的技术要求

对于管桩的静压法施工，为保证工程质量，施工时的技术要求如下：

1）确定压桩顺序：

施工前了解现场的地质条件、土层土质情况，根据设计文件的要求和施工组织的要求，确定合理可行的压桩顺序。

表6：

管桩成品的验收标准

优等品

一等品

二等品

三等品

等外品

粘皮和麻面

不允许

麻面不允许，局部粘皮累计面积不大于总面积的0.2％，深度≤5mm

局部粘皮和麻面累计面积不大于总面积的0.5％，深度≤10mm

达不到二等品的标准，但外观完整，对A型桩，主筋断筋不超过1条；对AB型桩，断筋不超过2条，裂缝宽度≤1mm

除优等品、一等品、二等品、三等品以外的管桩

漏浆

合缝

不允许

漏浆长度≤15cm，宽度≤5mm

漏浆长度≤30cm，对称漏浆的搭接长度≤20cm，宽度≤8mm

裙板

不允许

不允许

漏浆长度≤1/4周长，深度≤3mm

接头及桩裙板与桩身结合面

裙板

与桩身连接圆顺平整，裙板内无空声

空洞和蜂窝

不允许

不允许

不允许

断筋、脱头

不允许

不允许

不允许

内外表面露筋

不允许

不允许

不允许

表面裂缝

不得出现环向及纵向裂缝，但龟裂及水纹不在此限

不允许有明显裂纹

桩端面平整度

桩端面混凝土及主筋头不得高出端板平面

桩身弯曲度

弯曲≤L/1500

弯曲≤L/1200

弯曲≤L/1000

桩身长度

±0.3％L

+0.5％L或-0.4％L

+0.7％L或-0.5％L

端部倾斜

≤0.3％D

≤0.4％D

≤0.5％D

壁厚

+10mm~+5mm

+17mm~+2mm

正偏差不限～-5mm

保护层厚度

+5mm~0

+7mm~-3mm

+10mm~-5mm

桩外径D

+2mm~-2mm

+4mm~-2mm

+5mm~-4mm

桩身平顺度

平顺无起级

高差：

≤3mm（桩径≤φ400），≤5mm（桩径≥φ400）

高差：

≤5mm（桩径≤φ400），≤7mm（桩径≥φ400）

内表面

混凝土

坍落

不允许

不允许

砂浆、浮浆

砂浆不允许，浮浆厚度≤5mm

砂浆浮浆≤20mm

砂浆、浮浆无限制

石粒露出

不允许

不允许，但仅稀疏浮出，坚实且无缺浆的不在此列

累计石粒≤50粒

内裂缝

不允许

不得出现环向和纵向裂缝，但龟裂及水纹不在此限

累计长度≤50cm，宽度≤1mm

产品标识

标识正确，字迹清楚，周围无污迹

字迹清楚

2）桩位放样：

根据设计文件和现场技术交底所确定的坐标控制点和水准点进行桩位放样，采用经纬仪定出桩位。

3）压桩：

用钢绳绑住桩身单点起吊，小心移入桩机，然后调平桩机，开动纵横两向油缸移动桩机调整对中，同时利用相互垂直的两个方向经纬仪检查垂直度，入土垂直度控制在1％以内，开动压桩装置开始压桩，记录压桩时间和各压力表读数，保持连续压桩。

4）接桩及焊接要求：

接桩时其桩头应高出地面0.5～1.0m；下节桩的桩头处应设置导向箍以使下节桩安装就位，上节桩和下节桩应保持顺直，其错位偏差不宜大于2mm；管桩焊接之前，上下端表面用铁刷清理干净，直至其坡口处刷出金属光泽；焊接时在坡口四周对称点焊6点，待上下桩节固定后，拆除导向箍分层焊接，焊接由两个焊工对称进行；焊接层数不得少于2层，焊缝应饱满连续；焊接好的桩接头宜自然冷却至少8min，严禁用水冷却。

5）送桩：

送桩前用水准仪确定地面标高，在送桩杆上作记号，送桩过程中进行跟踪，动态检查送桩深度。

送桩器下端宜设置桩垫，桩垫厚度均匀并与桩顶全断面接触，送桩达到设计高程后要持续10min且每分钟沉降量不超过2mm后方可结束送桩。

6）终止压桩的标准：

一般情况下，对于摩擦桩以达到持力层（管桩的设计标高）作为管桩终压的标准。

但当静压力显著增加时要注意提前终止，其标准定为：

对于φ400PTC管桩，静压力≥100吨时可终压。

（备注：

设计要求的静压力标准为60吨）

3.2.2管桩的静压法施工流程

图4：

管桩的静压法施工流程图

3.2.4管桩的锤击法施工流程

图5：

管桩的锤击法施工流程图

3.2.5锤击法施工的技术要求

管桩施工原则上需用静压法，对于老路基边坡和坡脚处的管桩可以用锤击法施工。

为减小震动对老路基、路面的影响，锤击式桩机的行程控制在1.5m以下，并要求施工时密切监视震动对老路基边坡和路面的影响；

对于管桩的锤击法施工，其施工时的技术要求如下：

1）确定施工顺序：

施工前了解现场的地质条件、土层土质情况，根据设计文件的要求和施工组织的要求，确定合理可行的锤击施工顺序。

为减小锤击震动对老路基的影响，建议采用间隔打桩的方法（即“跳打”的方法），并且先进行老路基的边坡处的管桩施工，然后待拼接路基填土至老路基高度1/3~1/2时，再进行后续锤击管桩的施工。

桩机设备条件具备时，可以采用控制锤高的“挂锤打桩法”进行施工（即把锤缓慢提到一定高度，然后让其自由落体锤击管桩，该方法施工速度较慢，但可减轻桩锤的冲击能量，减小锤击的震动）。

2）桩位放样：

根据设计文件和现场技术交底所确定的坐标控制点和水准点进行桩位放样，采用经纬仪定出桩位。

老路基上管桩施工时，可先钻孔至地表高程，在老路基上形成直径400mm的圆柱型桩孔，然后再移动桩机就位。

3）锤击时的桩靴、垫层要求：

对于桩靴（桩尖）及其选择，桩靴可以根据施工现场工程地质条件由施工单位技术人员自行确定。

在试验段中，设计单位未要求桩靴，从节约材料成本的角度考虑，可以不设桩靴。

为使桩锤、桩头受力均匀，打桩时必须在桩头上设置垫层，垫层材料可采用三夹板、纸板等，其压缩厚度为12～15cm。

当垫层材料已高度压实或者烧焦时，应该更换新的垫层，对每一根桩应该配备单独桩垫。

4）桩体垂直度要求：

利用相互垂直的两个方向经纬仪检查垂直度，入土垂直度控制在1％以内。

5）接桩及焊接要求：

接桩及焊接的技术要求与前述静压法相同，增加一条“焊接完成的桩头严禁焊好后立即锤击”。

6）送桩：

送桩前用水准仪确定地面标高，在送桩杆上作记号，送桩过程中进行跟踪，动态检查送桩深度。

送桩器下端宜设置桩垫，桩垫厚度均匀并与桩顶全断面接触，送桩达到设计高程后可结束送桩。

7）锤击法的收锤标准：

一般情况下，对于摩擦桩以达到持力层（管桩的设计标高）作为管桩锤击的收锤标准；但当施工时锤击的贯入度明显下降时要注意提前收锤，其标准定为贯入度≤5mm/锤击。

3.3管桩的现场质量检测方法

由于管桩为工厂化预制的产品，其桩身完整性有很好的保证，所以建议不进行低应变检测。

对于管桩的质量检测，推荐采用高应变方法，其检测频率为桩基工程量的5％。

4.路堤填筑施工

路堤填筑施工的技术要求如下：

1）先拆除老路堤的砌石，边沟等设施，做好台阶开挖的准备工作；

2）台阶开挖高度一般取60～100cm（详见设计图纸）；台阶顶面向内倾斜2％，路基拼接的台阶开挖处，对局部软弱的台阶土需进行人工换填，用小型压实机械压实，并采用动力锥贯入仪（DCP）现场检测其承载比（CBR），由监理单位和科研单位结合科研工作的需要现场确定；

3）台阶开挖后，为保持台阶处的平整度和防水要求，应进行整平和充分碾压，并在雨季采取防水措施；

4）在EPS路堤，EPS顶部15cm厚的钢筋混凝土盖板伸入老路肩处，老路肩开挖后需要设置相应安全措施以防止水渗入及确保行车安全；

5）在EPS路堤，为使EPS块体与老路基台阶更好地拼接，并防止水侵入老路基，可在台阶土干燥状态下涂抹一层乳化沥青，然后采用防渗土工布铺垫后再安装EPS块体；

6）在一般填土路堤，为使新路基与老路基台阶更好地拼接，可铺设一层单向土工格栅增加其抗拉应力和整体性；

5.EPS挡墙及护栏施工

EPS挡墙及护栏施工建议如下：

1）清表整平，25＃混凝土浇注底座（前坎不浇注，预留锚固钢筋头）；

2）安装预制板块，建议按以下方法固定板块：

前面用支撑杆（能拉能撑）支撑，后面用拉杆锚定，拉杆用φ4～φ6钢筋；（见图6所示）

图6：

EPS挡墙面板的安装

3）浇注前坎，通过锚固钢筋头和底板连成整体；浇注后坎混凝土，和底板连成整体；

4）在内侧砌筑EPS，砌筑一层EPS后，可将面板和EPS之间的空隙用砂填实，砌筑到1/3～1/2高度时可去掉拉杆；

5）将面板钢筋和挡墙顶板钢筋用L型钢筋焊接成整体，随顶板一起浇注混凝土，完成挡墙顶板施工；对于EPS路堤的波形护栏结构，可在沥青路面结构层完成后利用预埋护栏联结钢板的方法进行施工；对于EPS路堤的桥式护栏结构，为防止桥式防撞护栏在受到剧烈冲击时对路面带来不利影响，要求桥式护栏与EPS顶部15cm厚的盖板不进行刚性连接，宜采取铰接或断开的方法；

6）挡墙顶板完成后拆除撑杆，完成全部EPS挡墙的施工；

6.排水系统施工

排水系统的施工及技术要求如下：

1）按照《公路路基施工规范》的要求，清除原地表的淤泥、腐殖土、杂草、耕植土等。

需要特别注意的是：

若路基（包括EPS路基和普通填料路基）位于水塘、水沟、废河道等局部低洼积水地段时，需要先抽干积水，清除淤泥。

为防止老路基地下水位的下降而导致老路基的沉陷，在抽水之前，首先要验算老路堤的稳定性，在老路堤稳定的条件下才可抽水清淤；若经过验算，抽水后老路堤稳定性不足，则要求采用防渗透措施封堵老路堤地下水（如防渗墙等），经监理验收合格后方可进行抽水施工。

清淤之后，需及时回填符合技术规范的填料，并分层碾压至基底标高，压实度达到87％以上并逐渐提高标准，在基底标高以下0～50cm，压实度≥93％；

2）确定该场地富水季节的地下水位，开挖排水边沟，要求使边沟底部标高大于地下常年水位标高50cm，盲沟或砂垫层的出水口标高大于边沟底部标高约15cm～20cm，排出填筑范围内的积水并保持基底干燥；

3）对于有设计要求的基底下的5％灰土层，其压实度标准为：

基底面以下0～50cm，压实度≥93％；基底面以下50cm，压实度≥90％；

4）在EPS路基段，砂垫层作为施工基面，EPS铺筑在施工基面上；厚度20cm的砂垫层平铺，压实度≥90％，设置在地下水位以上50cm，需要与老路基的砂垫层接通；砂垫层由中粗砂组成，有机质含量≤1％，含泥量≤3％；铺设砂垫层时，从横断面两侧向中间铺设，要求均匀一致、表面平整，平整度用3m直尺检查，砂垫层顶面标高容许误差±10mm；

5）砂垫层与排水边沟之间设置排水管，为防止砂的流失，在排水管进水端包裹无纺土工布；盲沟或砂垫层的排水管口标高大于边沟底部标高约15cm～20cm；