軟土地基定型鋼板箱臨時施工路面優化研究

王建林 李春梅 浦仕亮

云南建投第十建設有限公司 云南 昆明 650501

1 工程概況及技術背景

1.1 項目工程概況

昆明滇池國際會展中心8號地塊建設項目位于云南省昆明市官渡區福保半島區域內，為超高層住宅項目。項目凈用地面積為116 400 m2，項目功能定位為會展配套住宅。場地距離滇池約1 km；南北縱深約385 m、東西凈寬約294 m。

項目總建筑面積約820 000 m2，容積率5.1，由12棟38～43層的超高層住宅建筑群和1座3層的幼兒園組成；地下室為2層，局部3層，主要功能為機動車和非機動車停車庫、設備用房以及人防工程。

1.2 項目周圍環境情況

項目地塊東側和南側為小清河，地塊處于小清河河道拐彎處，河流平緩，河水常年呈靜止狀態，河道水位較高，河底淤泥層和草煤層較厚，河道改造工程與地塊建設工程同步施工?；哟怪遍_挖線距東側、南側河道為24～36 m；地塊西側為新修飛虎大道，道路工程已完工通車；地塊北側為環湖東路綠化帶，環湖東路地下地鐵正在施工中。環湖東路以北為昆明滇池國際會展中心1號館，展會頻繁，環湖路車流、人流密集，項目與昆明滇池國際會展中心1號館展館僅一路之隔。

昆明市地鐵2、5、8號線交匯于此處，地下站臺正在施工，滇池會展片區屬于昆明市環保和安全要求較高的建設開發敏感區域。

1.3 項目地質情況

本項目勘察揭露深度范圍內，地層主要由表層填土層、第四系沖洪積及湖相沉積層組成，根據揭露土層的成因類型、地層名稱及工程特性，分為3個大層、14個亞層及透鏡體。

基坑開挖深度范圍內的土層總體強度一般，但基坑壁及坑底土層主要為③1層粉土，易產生坑壁流砂、管涌等破壞作用，要求基坑支護及止水質量可靠。

場地地貌屬滇池湖積平原，距離滇池水域約1 km，小清河從場地東側約52 m處經過，場地地下水類型為潛水，具微承壓性，主要含水層為粉土層，地下水主要靠大氣降水補給，通過河流和含水層的側滲向滇池排泄。混合穩定水位一般埋深為0.3～2.0 m，局部填土較高處埋深約4.0 m，絕對高程一般為1 887.0～1 889.0 m。

根據勘察報告抽水試驗，滲透系數平均值為0.84 m/d，抽水影響半徑81.3 m，基坑總涌水量平均值1 817.2 m3/d。

本項目工程工期緊、體量大、任務重、地下水豐富且水位高，基坑支護樁和工程樁樁型多樣化，基坑支護采用長螺旋支護樁＋普通深攪樁＋錨索體系，止水樁采用三軸深層攪拌樁，高層主體結構工程樁為直徑800 mm、有效樁長65 m的旋挖樁，車庫部分為直徑600 mm、有效樁長24 m的長螺旋鉆孔灌注樁，工程樁負空段（素樁段）4.0～4.3 m。

2 研究的內容及研究目標

2.1 主要研究的內容

打樁機的安裝、施工作業場地應平坦堅實，當地基承載力達不到規定壓應力時應進行地基處理，傳統的做法是鋪墊磚渣或鋪設厚30 mm的鋼板。

本項目在軟土地基上進行長螺旋和旋挖樁施工，樁機、吊車、混凝土罐車、挖機等大型設備施工面鋪墊，采用傳統做法的施工成本較高，為此，我們就軟土地基基坑鋪墊臨時施工路面問題，對擬采用的鋼板路基箱施工方法進行優化研究。

2.2 研究的目標

解決軟土地基樁機、吊車、混凝土罐車、挖機、渣土車等大型設備施工時的行走操作面鋪墊難題，實現高效施工，低成本投入。

滇池片區軟土層具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低及物理力學性質差等特點，給旋挖樁施工帶來了很大的困難和風險。針對軟土層特性，采用鋼板路基箱鋪墊技術措施，能較好地解決軟土地基樁基施工過程中的安全風險和成本控制難題，實現科技創新增效目標。

3 技術內容及主要創新點

3.1 設計技術參數

鋼板路基箱主要由鋼板、槽鋼和鋼筋防滑條組成，采用吊具進行路基鋪設，一塊塊地按序排列，構筑成臨時道路或設備操作面，隨著作業面的延伸不斷移動，重復使用。具體材料設計尺寸（可根據現場情況適當進行調整）如表1所示。

表1 鋼板路基箱設計參數

3.2 鋪墊優越性對比分析

3.2.1 多年來常規的傳統做法

磚渣鋪墊的厚度需考慮旋挖樁施工荷載自重壓力（F）及鋪填的磚渣的壓力（P）之和，不能超過磚渣墊層底的地基承載能力（Fz），即：F＋P≤Fz。

通過以上公式先試算，即先估計一個實用的磚渣墊層置換厚度進行校核，如果估算的磚渣厚度不能滿足要求，則再適當增加磚渣墊層厚度，直到滿足基坑樁機施工要求。

基坑土質性能多樣化，受天氣變化、地下水位、設備擾動等多種因素的影響，鋪墊磚渣厚度是一個變量，經常發生實際磚渣需求量與預估量出入較大的情況，磚渣重復利用率極低，當含水量較大時不能重復利用，磚渣用量不可控，影響施工進度，使成本難以控制。

3.2.2 鋼板路基箱的構成及主要創新點

鋼板路基箱是由型鋼框架、鋼板面板及加勁鋼板組成的箱體。鋼板路基箱包括槽鋼結構箱框，箱體上、下面板，箱體腹腔縱橫向加勁板。箱框采用14#槽鋼，面板、加勁板為厚12 mm鋼板，面板、底板、勁板、外框圈接縫處均為滿焊，面板上加裝直徑16～18 mm鋼筋防滑條，間距150 mm，然后安裝吊耳，進行整體打磨、油漆防銹防腐，既要保證路基箱的承重強度、剛度需求，又要減輕路基箱的自重，以便于運輸、裝卸和庫容[1-4]。

3.2.3 鋼板路基箱應用的優勢

路基箱在房建、公路等項目中應用廣泛，主要功能是替代磚渣用以施工臨時便道和設備操作面鋪墊，與鋪墊磚渣對比有如下優勢：

1）承壓能力強，既滿足大型、重型施工設備墊腳需求，又可以根據工程特殊需求進行設計定制，每塊路基箱可承載200～320 t。

2）采用路基箱進行施工后，路面干凈，利于運土車輛的清潔，對周邊市政道路造成的污染較少，運土車輛在工地出場的時候很快就能清洗干凈，運土車輛效率大大提高。

3）鋼板路基箱可重復使用，殘值可回收，綜合成本低廉。而若修臨時便道，做道路硬化，則完工后還要廢除混凝土道路，渣土外運和棄土處置成本高、造成環境污染。

4）對于工期緊的項目來說，鋼板路基箱可以大大提高施工進度，鋪墊簡單，即鋪墊即可使用。路基箱能承受過往設備車的載壓，具備足夠的強度、剛度和耐久性，可以根據使用的跨度鋪設，使施工機械設備快速高效工作，進出工地的車輛清潔更加快速簡捷，加快施工進度，節省成本。

5）從可持續發展角度來看，鋼板路基箱是可持續產品，既可在鋼結構加工廠根據需求定制，也可租賃；路基箱鋼板使用過后，適當進行維護、修復后即可重復利用，超過使用年限的還可回收再利用，減小能源的消耗（圖1）。

圖1 鋼板路基箱現場堆放

6）鋼板路基箱的使用，可以有效美化環境，鋪設堆放都很容易做到整齊、美觀，同時也大大改善了施工區域凌亂不堪的場景，提升了作業效率。

7）從工作效率角度看，路基箱與作業面機械的合理配置，可大大提高施工機械設備的工作效率。

8）從節約成本來看，鋼板路基箱的使用方便快捷，可以根據施工的作業面來進行移動，不需要所有工作面都一起配置，擺脫了以往磚渣（或道砟）平臺的局限。

9）與鋪墊磚渣方式相比，鋼板路基箱可根據承受荷載、設備施工行走時的步履寬度等實際需要，在工廠進行工具式定型化生產制作。鋼板路基箱運輸裝卸方便快捷，保障了樁機等大型設備操作的安全，使作業面平整堅實，成樁垂直度顯著提高，鋪墊后即可投入施工，易于推廣。

4 鋼板路基箱使用注意事項

在鋪設鋼板路基箱前，必須用壓路機對原松軟地面進行壓實；碾壓過程中用推土機配合進一步推平，重復幾次保證碾壓平整。然后用吊車將鋼板路基箱吊往整平的區域排列鋪墊。

由于軟土地基的沉降性，在車輛或設備行駛過后，鋼板路基箱之間會形成縫隙，縫隙也會越來越大。在施工過程中，可以采取使用鐵鏈對2塊板進行連接的措施，使板與板之間連成整體，降低單塊板的沉降和位移，通過試用和調查研究，該方法可以有效保證車輛通行，臨時使用時可在縫隙處填筑砂礫碎石等。

5 鋼板路基箱使用維護

鋼板路基箱的維護保養很重要，需經常對其進行除銹處理。鋼板面上防滑條之間粘附泥巴，使得鋼板面的摩擦力不斷減小，應采用比鋼筋防滑條間距略小的鐵鏟，安排專人清理鋼板上的泥巴，防止鋼板打滑，保證鋼板和路面的整潔度，同時也可以延長鋼板的使用壽命（圖2）。

6 效益分析

6.1 經濟效益分析

圖2 鋼板路基箱現場作業

以本項目為例，基坑面積按25 000 m2作業面計，分別對鋪墊磚渣、制作路基箱、租賃路基箱3種方案進行對比，具體如下：

1）購買磚渣鋪筑：成本高，工期長；不可重復利用，前期采購和后期處置成本難以準確管控。

2）采購制作路基箱：成本較低，但資金占用量大，工程結束后，投入資金的回收存在不確定性，投資風險大。

3）租賃路基箱：減少資金占用及減輕了資金負債狀況，避免了技術落后，同時，降低投資風險；成本低，資金可按期支付。

由對比可知，基坑臨時作業面宜優先考慮鋼板路基箱租賃，其次是鋼板路基箱采購制作，再其次是鋪墊磚渣。

6.2 環保及社會效益分析

鋼板路基箱符合國家提倡的綠色施工的要求；現場幾乎無污染，同時規避了大型設備因場地強度不夠造成的傾覆或倒塌風險，符合安全、綠色、環保施工要求，得到了參建單位以及社會各界的一致好評。