浅谈市政道路软基地段基坑支护加固处理技术

庞保平 张生宝

【摘要】受道路邻边小区交房影响，滕子南路自解放大道至邻边小区北大门路段需先进行街坊支井施工，以便形成人行道配套管线确保邻边小区居民正常生活需求。由于该路段开挖顺序调整，且下伏有4～5m厚淤泥质粘土层。因此，拟对该路段两侧的雨、污水沉泥井及其支管部分、机动车道进行拉森钢板桩支护，以确保道路基施工安全与质量。

【关键词】市政道路;软基;基坑;加固

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

1、工程概况

1.1概述

滕子南路位于武汉主城区东北部幸福垸产业园中南部，是加强园区内部交通联系的城市支路。滕子南路西起解放大道路口（K0+055），东至游湖三路路口（设计桩号K0+910），道路全长711.086m，红线宽度20m。道路自解放大道起，沿线与游湖一路、游湖二路相交，止于游湖三路，各路口均由相交道路设计完成。

1.2工程地质

本工程地处江汉平原东部，地势为东高西低，南高北低，中间被长江、汉江呈Y字形切割成三塊，谓之“武汉三镇”。城区南部分有近东西走向的条带状丘陵，四周分布有比较密集的树枝状冲沟，武汉素有“水乡泽国”之称，境内大小近百个湖泊星罗棋布，形成了水系发育、山水交融的复杂地形。最高点高程约150m，最低陆地高程约18m。本址主要分布于张公堤附近及北东西湖与武湖一带。根据地质勘察报告揭示，场地土除上覆杂填土外，中部分布第四系全新统冲湖积层淤泥质土（Q4l）及一般粘性土（Q4al），下部地段为第四系上更新统冲洪积老粘性土（Q3al+pl）组成。地面高程20～26m，相对高差小于10m。属长江Ⅰ级阶地。

1.3水文地质条件

（1）地下水类型

在勘探孔揭穿的深度范围内沿线地下水主要为上层滞水。上层滞水主要赋存于场地上部人工填土中，水量较小，水位、水量与地形及季节关系密切，并受人类活动影响明显。无统一自由水位，主要接受大气降水和地表水入渗补给，地面蒸发或排泄于场区低洼处，为基槽积水的主要来源，一般地下水对工程影响较小，施工时可及时抽排疏干处理。

根据钻孔实测，静止水位埋深0.23m～1.75m，相当于黄海高程水位高程20.71～25.02m。

（2）地下水腐蚀性判定

地下水主要赋存在浅部土层中为上层滞水，其它地层均为粘性土，属于相对隔水层。依据上述分析结果场地环境类型为Ⅱ类，上层滞水有干湿交替作用，地下，水为弱透水层中的地下水，属于B型。场地范围内及其周边土体无污染源分布，根据场地取地下水试样水质分析成果按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009版）判定，场地内地下水对砼微腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋微腐蚀性。

2、施工方案

2.1采用拉森钢板桩进行支护的原因

根据滕子南路工程地质情况说明，该路段地下多为淤泥质粘土层，钢板桩支护势在必行。通过打设拉森钢板桩，可以隔绝地下水流入基坑，既能保护既有管线、作业人员安全，又能起到支护边坡的作用。具体原因如下：

（1） 通过在配套管线施工前对赶工段雨污水沉泥井及人行道范围内对应支管打设钢板桩，既保证了直槽开挖作业面施工安全，同时也大幅提高了施工进度，为人行道工作面的顺利移交奠定坚实基础。

（2） 机动车道范围内先后打设三排钢板桩，将道路分为两幅施工，减小内撑支护跨度，保证施工安全，同时利用机动车道边线上打设的钢板桩对既有配套管线形成保护，避免开挖过程中的扰动。

（3） 机动车道以道路中线分为南北两幅，分别进行支护施工，保证在进行南半幅施工时利用北半幅机动车道为运输便道，后续进行北半幅施工时利用已填筑至路床顶标高的南半幅机动车道作为运输便道。

2.2施工方法说明

本次支护工程采用Ⅳ型9m和Ⅳ型6m长拉森钢板桩，其中沉泥井及支管支护均采用9m长拉森钢板桩，机动车道范围内综合考虑淤泥层厚度及深度钢板桩分段选型。拉森钢板桩三面环形布置于沉泥井及支管周围，钢板桩打设范围为每边井身外径向外偏移2m，支管部分顺延;机动车道范围内，先后共打设三排拉森钢板桩（因滕子南路相应道路交叉口不在本次施工范围内，故本次钢板桩支护不包含相关十字路口）。施工顺序说明如下：

（1）地方管线产权单位将人行道范围内配套管线施工完毕，由总承包部预先在机动车道南侧边线及道路中心线上开挖两条深约1.5m的沟槽内打设Ⅳ型9m长拉森钢板桩。随后进行机动车道南半幅直槽开挖，随开挖深度增加，在基坑内加设横撑，进行污水管线安装。待污水管施工完毕，闭水试验验收合格后进行回填，随填筑高度增加自下而上拆除横撑，填筑至路床顶标高后拔除机动车道南侧边线钢板桩，并对桩孔及时进行灌砂回填。

（2）北半幅施工前同样在北侧机动车道边线上预先开挖一条深约1.5m的沟槽内打设Ⅳ型9m长拉森钢板桩，然后对机动车道北半幅进行直槽开挖，随开挖深度增加，在基坑内加设横撑，进行雨水箱涵浇筑施工。待雨水箱涵施工完毕，满水试验验收合格后进行回填，随填筑高度增加自下而上拆除横撑，填筑至路床顶标高后拔除机动车道北侧边线及道路中心线钢板桩，并对桩孔及时进行灌砂回填。

（3）道路路面结构施工前，机动车道边线钢板桩桩背土方按设计体型进行开挖并换填至设计标高方可进行路面结构施工。

2.3施工工艺及方法

2.3.1施工工艺

拉森钢板桩施工工艺流程，见图3。

2.3.2施工方法

（1）打桩机械选择

桩基采用带振动锤履带式挖机，其稳定性好，行走方便，便于每根桩的校正，桩锤此阿勇45KW振动锤，以振动体上下振动而使板桩沉入，贯入效果好;围檩、横撑、板桩吊装采用25t汽车吊。

（2）钢板桩的检验

对进场的钢板桩按出厂标准进行检验，应对外观质量进行检验，包括长度、宽度、厚度、高度等是否符合设计要求，有无表面缺陷，端头矩形比，垂直度和锁口形状等。验收标准：①高度允许偏差±8mm;②宽度绝对偏差±10mm;③弯曲和挠度用2m长榉板顺利通过全长挠度<1%;④桩端平面应平整;⑤钢板背面及锁口应光滑无阻。

（3）拉森钢板桩的打设和拔除

①打设前的准备工作：

A.场地平整、挖槽

打桩前先将施工影响区域内的杂物和荷载清除干净，按设计钢板桩位置向外移动10cm定出施打钢板桩的轴线，然后利用PC220挖掘机放坡下挖一条深约1.5m的沟槽至设计钢板桩桩顶，同时应做好基坑顶的排水措施。

B.钢板桩的准备

桩打入前应在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入和拔出，并将桩尖处的凹槽底口封闭，避免泥土挤入。钢板桩堆放场地要平整坚实，底层垫设枕木，且兑高不超过5层。

C.导梁支架安装

为了保证钢板桩位置的准确性，利用钢围檩做钢板桩安装导梁，为保护钢板桩垂直打入后板桩墙面平直，打设方法选用屏风法施工。采用单层导梁，2×25a工字钢制作，每10～20根钢板桩组成一个施工段，对每一个施工，先将其两端1～2根钢板桩打入，严格控制其垂直度，用电焊固定在导梁上，然后从一端开始逐根插打，为防止打入时钢板扭转，造成钢板桩前锁口或者在钢板桩与导梁之间的两边空隙内设一只定榫滑轮支架，阻止板桩下沉中的转动。围檩不能随钢板桩的打设而产生下沉和变形，且导梁的位置应尽量垂直，并不能与钢板桩碰撞。

②钢板桩打设

采用屏风式打入法施工，该方法不易使板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸，打入精度高，易于实现封闭合拢。

用打桩机将钢板桩放至插桩位置，插桩时对准锁口，每一施工段的第一根钢板桩作为定位桩，应先沿钢板桩的行进方向反向倾斜8°左右，再开动振动锤，利用振动力把桩沉至离地面1m左右停止（主要防止施工打第二根桩时因摩擦过剧而把第一根桩带入土中），然后吊打第二根，第三根逐步插打。同时，要求每打好一根桩就要在顶部用电焊与相邻的桩相固定，连成一片，以加大抗摩擦力。

为了保证桩的垂直度，钢板桩应测导向围檩施工打，用全站仪加以控制，为防止锁口中心线位移，可在打桩行进方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移，同时在围檩上预先标出每根钢板桩位置，以便随时检查纠正。打桩开始第一、二根钢板桩的打设位置和方向要精确，是起导向样板的作用，故每入土1m测量1次。在插打过程中随时测量监控每根桩的斜度不超过2%，出现倾斜和锁口结合部有空隙的现象，可用轴线修正法修正，如发现过大倾斜时，要用鋼丝绳拉住桩身，边拉边打逐步纠正。当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔出重打。

钢板桩桩位允许偏差：垂直围檩中心线，允许偏差100+0.1H（mm）;沿围檩中心线，允许偏差150+0.01H（mm）。其中H为原地面标高与桩顶标高的距离。

③围檩安装

钢板桩施打就位后，利用导梁复位至围檩位置，设置固定牛腿拖住围檩，其布置如图4所示，在土方开挖前必须安装好横向钢管支撑，报监理工程师验收合格后方可进入下道工序施工。

④钢板桩拔除

采用履带式挖掘机振动锤进行振动拔桩。振动拔桩利用振动锤对板桩施加振动力，扰动土体，破坏其与板桩间的摩阻力和吸附力并施加吊升力将桩拔出。这种方法效率高，操作简便。

拔桩顺序：拔桩的开始点由围护墙的端部开始，必要时还可以间隔拔除，拔桩顺序一般与打桩顺序相反。

拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活，以减少土的阻力，然后边振边拔。对较难拔出的板桩可先用振动锤将桩振打下100～300mm，再与振动锤交替振打、振拔，待板桩拔除后对桩孔进行灌砂回填，以确保桩孔密实，保证桩位区域路基施工质量。

结语：

本工程基坑拉森钢板桩支护加固处理段已基本施工完成，施工过程中对桩顶的垂直与水平位移、桩身的变形、桩沉降、邻边建筑的变形、沉降监测均满足设计要求，避免了此类受限制市政道路基坑进一步的开挖，保证了基坑内雨污水管线施工的安全质量问题。因此本工程基坑拉森钢板桩支护加固处理技术的成功应用，可为类似工程借鉴、参考。

参考文献：

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