淺談市政道路軟基地段基坑支護加固處理技術

龐保平 張生寶

【摘要】受道路鄰邊小區交房影響，滕子南路自解放大道至鄰邊小區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居民正常生活需求。由于該路段開挖順序調整，且下伏有4～5m厚淤泥質粘土層。因此，擬對該路段兩側的雨、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量。

【關鍵詞】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東北部幸福垸產業園中南部，是加強園區內部交通聯系的城市支路。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計完成。

1.2工程地質

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”。城區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“水鄉澤國”之稱，境內大小近百個湖泊星羅棋布，形成了水系發育、山水交融的復雜地形。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。根據地質勘察報告揭示，場地土除上覆雜填土外，中部分布第四系全新統沖湖積層淤泥質土（Q4l）及一般粘性土（Q4al），下部地段為第四系上更新統沖洪積老粘性土（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水文地質條件

（1）地下水類型

在勘探孔揭穿的深度范圍內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、水量與地形及季節關系密切，并受人類活動影響明顯。無統一自由水位，主要接受大氣降水和地表水入滲補給，地面蒸發或排泄于場區低洼處，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。

根據鉆孔實測，靜止水位埋深0.23m～1.75m，相當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。依據上述分析結果場地環境類型為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。場地范圍內及其周邊土體無污染源分布，根據場地取地下水試樣水質分析成果按《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）（2009版）判定，場地內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

根據滕子南路工程地質情況說明，該路段地下多為淤泥質粘土層，鋼板樁支護勢在必行。通過打設拉森鋼板樁，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對應支管打設鋼板樁，既保證了直槽開挖作業面施工安全，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。

（2） 機動車道范圍內先后打設三排鋼板樁，將道路分為兩幅施工，減小內撐支護跨度，保證施工安全，同時利用機動車道邊線上打設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，后續進行北半幅施工時利用已填筑至路床頂標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。拉森鋼板樁三面環形布置于沉泥井及支管周圍，鋼板樁打設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，先后共打設三排拉森鋼板樁（因滕子南路相應道路交叉口不在本次施工范圍內，故本次鋼板樁支護不包含相關十字路口）。施工順序說明如下：

（1）地方管線產權單位將人行道范圍內配套管線施工完畢，由總承包部預先在機動車道南側邊線及道路中心線上開挖兩條深約1.5m的溝槽內打設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，在基坑內加設橫撐，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，填筑至路床頂標高后拔除機動車道南側邊線鋼板樁，并對樁孔及時進行灌砂回填。

（2）北半幅施工前同樣在北側機動車道邊線上預先開挖一條深約1.5m的溝槽內打設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，在基坑內加設橫撐，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，填筑至路床頂標高后拔除機動車道北側邊線及道路中心線鋼板樁，并對樁孔及時進行灌砂回填。

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

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準進行檢驗，應對外觀質量進行檢驗，包括長度、寬度、厚度、高度等是否符合設計要求，有無表面缺陷，端頭矩形比，垂直度和鎖口形狀等。驗收標準：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樁端平面應平整;⑤鋼板背面及鎖口應光滑無阻。

（3）拉森鋼板樁的打設和拔除

①打設前的準備工作：

A.場地平整、挖槽

打樁前先將施工影響區域內的雜物和荷載清除干凈，按設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的溝槽至設計鋼板樁樁頂，同時應做好基坑頂的排水措施。

B.鋼板樁的準備

樁打入前應在鋼板樁的鎖口內涂油脂，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，底層墊設枕木，且兌高不超過5層。

C.導梁支架安裝

為了保證鋼板樁位置的準確性，利用鋼圍檁做鋼板樁安裝導梁，為保護鋼板樁垂直打入后板樁墻面平直，打設方法選用屏風法施工。采用單層導梁，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，嚴格控制其垂直度，用電焊固定在導梁上，然后從一端開始逐根插打，為防止打入時鋼板扭轉，造成鋼板樁前鎖口或者在鋼板樁與導梁之間的兩邊空隙內設一只定榫滑輪支架，阻止板樁下沉中的轉動。圍檁不能隨鋼板樁的打設而產生下沉和變形，且導梁的位置應盡量垂直，并不能與鋼板樁碰撞。

②鋼板樁打設

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

用打樁機將鋼板樁放至插樁位置，插樁時對準鎖口，每一施工段的第一根鋼板樁作為定位樁，應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，鋼板樁應測導向圍檁施工打，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卡板，阻止板樁位移，同時在圍檁上預先標出每根鋼板樁位置，以便隨時檢查糾正。打樁開始第一、二根鋼板樁的打設位置和方向要精確，是起導向樣板的作用，故每入土1m測量1次。在插打過程中隨時測量監控每根樁的斜度不超過2%，出現傾斜和鎖口結合部有空隙的現象，可用軸線修正法修正，如發現過大傾斜時，要用鋼絲繩拉住樁身，邊拉邊打逐步糾正。當偏斜過大不能用拉齊方法調正時，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為原地面標高與樁頂標高的距離。

③圍檁安裝

鋼板樁施打就位后，利用導梁復位至圍檁位置，設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，保證樁位區域路基施工質量。

結語：

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

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