淺談市政道路軟基地段基坑支護加固處理技術(shù)

龐保平 張生寶

【摘要】受道路鄰邊小區(qū)交房影響，滕子南路自解放大道至鄰邊小區(qū)北大門路段需先進行街坊支井施工，以便形成人行道配套管線確保鄰邊小區(qū)居民正常生活需求。由于該路段開挖順序調(diào)整，且下伏有4～5m厚淤泥質(zhì)粘土層。因此，擬對該路段兩側(cè)的雨、污水沉泥井及其支管部分、機動車道進行拉森鋼板樁支護，以確保道路基施工安全與質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】市政道路;軟基;基坑;加固

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.28.099

1、工程概況

1.1概述

滕子南路位于武漢主城區(qū)東北部幸福垸產(chǎn)業(yè)園中南部，是加強園區(qū)內(nèi)部交通聯(lián)系的城市支路。滕子南路西起解放大道路口（K0+055），東至游湖三路路口（設(shè)計樁號K0+910），道路全長711.086m，紅線寬度20m。道路自解放大道起，沿線與游湖一路、游湖二路相交，止于游湖三路，各路口均由相交道路設(shè)計完成。

1.2工程地質(zhì)

本工程地處江漢平原東部，地勢為東高西低，南高北低，中間被長江、漢江呈Y字形切割成三塊，謂之“武漢三鎮(zhèn)”。城區(qū)南部分有近東西走向的條帶狀丘陵，四周分布有比較密集的樹枝狀沖溝，武漢素有“水鄉(xiāng)澤國”之稱，境內(nèi)大小近百個湖泊星羅棋布，形成了水系發(fā)育、山水交融的復(fù)雜地形。最高點高程約150m，最低陸地高程約18m。本址主要分布于張公堤附近及北東西湖與武湖一帶。根據(jù)地質(zhì)勘察報告揭示，場地土除上覆雜填土外，中部分布第四系全新統(tǒng)沖湖積層淤泥質(zhì)土（Q4l）及一般粘性土（Q4al），下部地段為第四系上更新統(tǒng)沖洪積老粘性土（Q3al+pl）組成。地面高程20～26m，相對高差小于10m。屬長江Ⅰ級階地。

1.3水文地質(zhì)條件

（1）地下水類型

在勘探孔揭穿的深度范圍內(nèi)沿線地下水主要為上層滯水。上層滯水主要賦存于場地上部人工填土中，水量較小，水位、水量與地形及季節(jié)關(guān)系密切，并受人類活動影響明顯。無統(tǒng)一自由水位，主要接受大氣降水和地表水入滲補給，地面蒸發(fā)或排泄于場區(qū)低洼處，為基槽積水的主要來源，一般地下水對工程影響較小，施工時可及時抽排疏干處理。

根據(jù)鉆孔實測，靜止水位埋深0.23m～1.75m，相當(dāng)于黃海高程水位高程20.71～25.02m。

（2）地下水腐蝕性判定

地下水主要賦存在淺部土層中為上層滯水，其它地層均為粘性土，屬于相對隔水層。依據(jù)上述分析結(jié)果場地環(huán)境類型為Ⅱ類，上層滯水有干濕交替作用，地下，水為弱透水層中的地下水，屬于B型。場地范圍內(nèi)及其周邊土體無污染源分布，根據(jù)場地取地下水試樣水質(zhì)分析成果按《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）（2009版）判定，場地內(nèi)地下水對砼微腐蝕性，對鋼筋混凝土中的鋼筋微腐蝕性。

2、施工方案

2.1采用拉森鋼板樁進行支護的原因

根據(jù)滕子南路工程地質(zhì)情況說明，該路段地下多為淤泥質(zhì)粘土層，鋼板樁支護勢在必行。通過打設(shè)拉森鋼板樁，可以隔絕地下水流入基坑，既能保護既有管線、作業(yè)人員安全，又能起到支護邊坡的作用。具體原因如下：

（1） 通過在配套管線施工前對趕工段雨污水沉泥井及人行道范圍內(nèi)對應(yīng)支管打設(shè)鋼板樁，既保證了直槽開挖作業(yè)面施工安全，同時也大幅提高了施工進度，為人行道工作面的順利移交奠定堅實基礎(chǔ)。

（2） 機動車道范圍內(nèi)先后打設(shè)三排鋼板樁，將道路分為兩幅施工，減小內(nèi)撐支護跨度，保證施工安全，同時利用機動車道邊線上打設(shè)的鋼板樁對既有配套管線形成保護，避免開挖過程中的擾動。

（3） 機動車道以道路中線分為南北兩幅，分別進行支護施工，保證在進行南半幅施工時利用北半幅機動車道為運輸便道，后續(xù)進行北半幅施工時利用已填筑至路床頂標(biāo)高的南半幅機動車道作為運輸便道。

2.2施工方法說明

本次支護工程采用Ⅳ型9m和Ⅳ型6m長拉森鋼板樁，其中沉泥井及支管支護均采用9m長拉森鋼板樁，機動車道范圍內(nèi)綜合考慮淤泥層厚度及深度鋼板樁分段選型。拉森鋼板樁三面環(huán)形布置于沉泥井及支管周圍，鋼板樁打設(shè)范圍為每邊井身外徑向外偏移2m，支管部分順延;機動車道范圍內(nèi)，先后共打設(shè)三排拉森鋼板樁（因滕子南路相應(yīng)道路交叉口不在本次施工范圍內(nèi)，故本次鋼板樁支護不包含相關(guān)十字路口）。施工順序說明如下：

（1）地方管線產(chǎn)權(quán)單位將人行道范圍內(nèi)配套管線施工完畢，由總承包部預(yù)先在機動車道南側(cè)邊線及道路中心線上開挖兩條深約1.5m的溝槽內(nèi)打設(shè)Ⅳ型9m長拉森鋼板樁。隨后進行機動車道南半幅直槽開挖，隨開挖深度增加，在基坑內(nèi)加設(shè)橫撐，進行污水管線安裝。待污水管施工完畢，閉水試驗驗收合格后進行回填，隨填筑高度增加自下而上拆除橫撐，填筑至路床頂標(biāo)高后拔除機動車道南側(cè)邊線鋼板樁，并對樁孔及時進行灌砂回填。

（2）北半幅施工前同樣在北側(cè)機動車道邊線上預(yù)先開挖一條深約1.5m的溝槽內(nèi)打設(shè)Ⅳ型9m長拉森鋼板樁，然后對機動車道北半幅進行直槽開挖，隨開挖深度增加，在基坑內(nèi)加設(shè)橫撐，進行雨水箱涵澆筑施工。待雨水箱涵施工完畢，滿水試驗驗收合格后進行回填，隨填筑高度增加自下而上拆除橫撐，填筑至路床頂標(biāo)高后拔除機動車道北側(cè)邊線及道路中心線鋼板樁，并對樁孔及時進行灌砂回填。

（3）道路路面結(jié)構(gòu)施工前，機動車道邊線鋼板樁樁背土方按設(shè)計體型進行開挖并換填至設(shè)計標(biāo)高方可進行路面結(jié)構(gòu)施工。

2.3施工工藝及方法

2.3.1施工工藝

拉森鋼板樁施工工藝流程，見圖3。

2.3.2施工方法

（1）打樁機械選擇

樁基采用帶振動錘履帶式挖機，其穩(wěn)定性好，行走方便，便于每根樁的校正，樁錘此阿勇45KW振動錘，以振動體上下振動而使板樁沉入，貫入效果好;圍檁、橫撐、板樁吊裝采用25t汽車吊。

（2）鋼板樁的檢驗

對進場的鋼板樁按出廠標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗，應(yīng)對外觀質(zhì)量進行檢驗，包括長度、寬度、厚度、高度等是否符合設(shè)計要求，有無表面缺陷，端頭矩形比，垂直度和鎖口形狀等。驗收標(biāo)準(zhǔn)：①高度允許偏差±8mm;②寬度絕對偏差±10mm;③彎曲和撓度用2m長櫸板順利通過全長撓度<1%;④樁端平面應(yīng)平整;⑤鋼板背面及鎖口應(yīng)光滑無阻。

（3）拉森鋼板樁的打設(shè)和拔除

①打設(shè)前的準(zhǔn)備工作：

A.場地平整、挖槽

打樁前先將施工影響區(qū)域內(nèi)的雜物和荷載清除干凈，按設(shè)計鋼板樁位置向外移動10cm定出施打鋼板樁的軸線，然后利用PC220挖掘機放坡下挖一條深約1.5m的溝槽至設(shè)計鋼板樁樁頂，同時應(yīng)做好基坑頂?shù)呐潘胧?/p>

B.鋼板樁的準(zhǔn)備

樁打入前應(yīng)在鋼板樁的鎖口內(nèi)涂油脂，以方便打入和拔出，并將樁尖處的凹槽底口封閉，避免泥土擠入。鋼板樁堆放場地要平整堅實，底層墊設(shè)枕木，且兌高不超過5層。

C.導(dǎo)梁支架安裝

為了保證鋼板樁位置的準(zhǔn)確性，利用鋼圍檁做鋼板樁安裝導(dǎo)梁，為保護鋼板樁垂直打入后板樁墻面平直，打設(shè)方法選用屏風(fēng)法施工。采用單層導(dǎo)梁，2×25a工字鋼制作，每10～20根鋼板樁組成一個施工段，對每一個施工，先將其兩端1～2根鋼板樁打入，嚴(yán)格控制其垂直度，用電焊固定在導(dǎo)梁上，然后從一端開始逐根插打，為防止打入時鋼板扭轉(zhuǎn)，造成鋼板樁前鎖口或者在鋼板樁與導(dǎo)梁之間的兩邊空隙內(nèi)設(shè)一只定榫滑輪支架，阻止板樁下沉中的轉(zhuǎn)動。圍檁不能隨鋼板樁的打設(shè)而產(chǎn)生下沉和變形，且導(dǎo)梁的位置應(yīng)盡量垂直，并不能與鋼板樁碰撞。

②鋼板樁打設(shè)

采用屏風(fēng)式打入法施工，該方法不易使板樁發(fā)生屈曲、扭轉(zhuǎn)、傾斜和墻面凹凸，打入精度高，易于實現(xiàn)封閉合攏。

用打樁機將鋼板樁放至插樁位置，插樁時對準(zhǔn)鎖口，每一施工段的第一根鋼板樁作為定位樁，應(yīng)先沿鋼板樁的行進方向反向傾斜8°左右，再開動振動錘，利用振動力把樁沉至離地面1m左右停止（主要防止施工打第二根樁時因摩擦過劇而把第一根樁帶入土中），然后吊打第二根，第三根逐步插打。同時，要求每打好一根樁就要在頂部用電焊與相鄰的樁相固定，連成一片，以加大抗摩擦力。

為了保證樁的垂直度，鋼板樁應(yīng)測導(dǎo)向圍檁施工打，用全站儀加以控制，為防止鎖口中心線位移，可在打樁行進方向的鋼板樁鎖口處設(shè)卡板，阻止板樁位移，同時在圍檁上預(yù)先標(biāo)出每根鋼板樁位置，以便隨時檢查糾正。打樁開始第一、二根鋼板樁的打設(shè)位置和方向要精確，是起導(dǎo)向樣板的作用，故每入土1m測量1次。在插打過程中隨時測量監(jiān)控每根樁的斜度不超過2%，出現(xiàn)傾斜和鎖口結(jié)合部有空隙的現(xiàn)象，可用軸線修正法修正，如發(fā)現(xiàn)過大傾斜時，要用鋼絲繩拉住樁身，邊拉邊打逐步糾正。當(dāng)偏斜過大不能用拉齊方法調(diào)正時，拔出重打。

鋼板樁樁位允許偏差：垂直圍檁中心線，允許偏差100+0.1H（mm）;沿圍檁中心線，允許偏差150+0.01H（mm）。其中H為原地面標(biāo)高與樁頂標(biāo)高的距離。

③圍檁安裝

鋼板樁施打就位后，利用導(dǎo)梁復(fù)位至圍檁位置，設(shè)置固定牛腿拖住圍檁，其布置如圖4所示，在土方開挖前必須安裝好橫向鋼管支撐，報監(jiān)理工程師驗收合格后方可進入下道工序施工。

④鋼板樁拔除

采用履帶式挖掘機振動錘進行振動拔樁。振動拔樁利用振動錘對板樁施加振動力，擾動土體，破壞其與板樁間的摩阻力和吸附力并施加吊升力將樁拔出。這種方法效率高，操作簡便。

拔樁順序：拔樁的開始點由圍護墻的端部開始，必要時還可以間隔拔除，拔樁順序一般與打樁順序相反。

拔樁時，可先用振動錘將板樁鎖口振活，以減少土的阻力，然后邊振邊拔。對較難拔出的板樁可先用振動錘將樁振打下100～300mm，再與振動錘交替振打、振拔，待板樁拔除后對樁孔進行灌砂回填，以確保樁孔密實，保證樁位區(qū)域路基施工質(zhì)量。

結(jié)語：

本工程基坑拉森鋼板樁支護加固處理段已基本施工完成，施工過程中對樁頂?shù)拇怪迸c水平位移、樁身的變形、樁沉降、鄰邊建筑的變形、沉降監(jiān)測均滿足設(shè)計要求，避免了此類受限制市政道路基坑進一步的開挖，保證了基坑內(nèi)雨污水管線施工的安全質(zhì)量問題。因此本工程基坑拉森鋼板樁支護加固處理技術(shù)的成功應(yīng)用，可為類似工程借鑒、參考。

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