石風(fēng)軍
(邢臺(tái)市信都區(qū)地方道路管理站,河北邢臺(tái) 054001)
某軟土地區(qū)在建項(xiàng)目為超高層住宅,占地面積約為120 000m2。項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)基坑長(zhǎng)約390m,寬約為300m,總建筑面積逾80 000m2,主要包括12棟高層住宅及1棟3層副樓,設(shè)計(jì)為整體2層地下室,部分3層,用于非機(jī)動(dòng)車庫(kù)、人防等功能。
本工程?hào)|邊與南邊均為某一河流,項(xiàng)目基坑與其臨近,河流水位較高,且該河道改建項(xiàng)目與本項(xiàng)目同時(shí)進(jìn)行。項(xiàng)目開挖邊線距離該河流長(zhǎng)度約在30m左右。項(xiàng)目西側(cè)為新建道路,目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)通行開放;基坑北面為一市政道路綠化帶,地塊下方軌交項(xiàng)目在建,再以北為某公共建筑,附近人流與車流量較大,本項(xiàng)目與該公共建筑僅一路之隔。總而言之,項(xiàng)目周邊環(huán)境較為復(fù)雜,對(duì)施工中的環(huán)保與安全條件提出較高的要求。
項(xiàng)目基坑開挖涉及的土層主要包括三層,第一層由①層素填土組成,成分雜亂,強(qiáng)度較低;第二層為土體力學(xué)性能較差的沖洪基土層,主要包括粉質(zhì)黏土與黏土等;第三層為湖相沉積地層,由③1、③3層粉土、③2層泥炭質(zhì)土、③4層粉質(zhì)黏土及它們中的透鏡體組成,除③2、③11層泥炭質(zhì)土物理力學(xué)性質(zhì)稍差外,其他各土層物理力學(xué)性質(zhì)一般。項(xiàng)目地下水主要為具微承壓性的潛水,穩(wěn)定水位埋深約為2m,局部達(dá)4m,經(jīng)計(jì)算,基坑平均日涌水量約為1 800m3。
本項(xiàng)目地處軟土區(qū)域,地基承載能力較差,而基坑施工所需的機(jī)械設(shè)備較大,其中不乏樁機(jī)、挖掘機(jī)等大型設(shè)備,為保證地基承載穩(wěn)定性,使機(jī)械車輛運(yùn)行時(shí)處于安全穩(wěn)定的工作條件,有必要對(duì)軟土地基進(jìn)行加強(qiáng)處理,提升承載力。傳統(tǒng)上軟基強(qiáng)化措施主要做法為墊設(shè)磚渣或一定厚度的鋼板等,但存在措施費(fèi)用較高等問(wèn)題。
為解決軟土地區(qū)基坑施工需要通行較多機(jī)械設(shè)備,而地基承載力無(wú)法滿足要求的問(wèn)題,保證器械的高效投入和穩(wěn)定運(yùn)行,需要根據(jù)實(shí)際的土體特點(diǎn)采取針對(duì)性的方案。經(jīng)綜合分析,該軟基含水量大、壓縮性好,且抗剪強(qiáng)度較差、力學(xué)性能弱,為此,擬采取一種新型的鋼板路基箱鋪墊方案,并進(jìn)行布置優(yōu)化,從而在保證提高軟基承載能力的同時(shí),保證所投入措施費(fèi)用的有效控制,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目整體的良好經(jīng)濟(jì)效益。基于此,擬采取一種新型的鋼板路基箱鋪墊方案,并進(jìn)行布置優(yōu)化。
鋼板路基箱在現(xiàn)場(chǎng)施工中需要利用吊具進(jìn)行吊裝和鋪設(shè),路基箱的構(gòu)造大概包括鋼板、防滑條(材質(zhì)為鋼筋)以及槽鋼等部件。鋪墊時(shí)按吊裝順序一塊一塊拼接成面,從而形成臨時(shí)道路的成型面。實(shí)踐中隨著器械行走需要,可以逐步移動(dòng)鋼板成型面,滿足實(shí)際應(yīng)用需求。所述鋼板路基箱的材料規(guī)格及尺寸見表1。
3.2.1 傳統(tǒng)磚渣做法
采用傳統(tǒng)磚渣進(jìn)行臨時(shí)道路鋪墊時(shí),其厚度需要根據(jù)樁機(jī)施工荷載與磚渣自重的總和并通過(guò)計(jì)算確定,即磚渣底部的地基承載能力特征值Fz應(yīng)大于施工荷載F和磚渣自重P之和:
表1 鋼板路基箱的材料規(guī)格及尺寸
式(1)中:F為旋挖樁機(jī)的施工荷載(kPa);P為磚渣壓力值(kPa);Fz為地基承載力(kPa)。
采取式(1)進(jìn)行檢算,即選取一個(gè)合適的磚渣鋪墊厚度代入公式進(jìn)行計(jì)算,若發(fā)現(xiàn)鋪墊厚度不滿足承載力要求,則繼續(xù)增加磚渣鋪墊厚度,直至相應(yīng)數(shù)據(jù)滿足式(1)為止,此時(shí)說(shuō)明承載力能滿足施工荷載與磚渣自重之和,符合通行安全。
在實(shí)踐中,基坑土樣較為復(fù)雜,加之天氣、空氣濕度、地下水以及環(huán)境干擾等影響,磚渣厚度往往趨于多變,不同工況下的磚渣厚度相比預(yù)估數(shù)值差異可能較差,且當(dāng)磚渣含水量較高時(shí)一般難以實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用,整個(gè)項(xiàng)目中所需的磚渣數(shù)量難以定量,控制不好極易影響施工進(jìn)度。
3.2.2 鋼板路基箱及創(chuàng)新點(diǎn)
鋼板路基箱的構(gòu)造主要包括鋼框架、面板以及加勁板等部件,其中鋼框架材質(zhì)主要為槽鋼,面板分為上下兩塊鋼板,加勁板主要分布于鋼面板形成的箱體之間,起到分?jǐn)偸芰Φ淖饔谩K胁垆撔吞?hào)為14#,面板厚度為12mm,各部件均通過(guò)焊接連接,焊縫處宜滿焊。在上面板表面均勻焊接防滑條,間距宜為150mm,防滑條采用直徑17mm左右的鋼筋制成。鋼面板設(shè)置相應(yīng)吊耳便于后期吊裝鋪設(shè),同時(shí)表面打磨平整后涂刷防銹防腐油漆。對(duì)于制成形成的鋼板箱,不僅要保證其強(qiáng)度和剛度,也要綜合考慮自重因素,以利于運(yùn)輸和吊裝施工。
3.2.3 鋼板路基箱應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
在當(dāng)前的工程建設(shè)中,鋼板箱應(yīng)用較為廣泛,主要作為臨時(shí)道路的鋪墊,用以替代傳統(tǒng)磚渣。兩者相比,鋼板路基箱的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下:
(1)承載性能好:可用于吊車、樁機(jī)等大型器械的調(diào)平墊塊,保證機(jī)械墊腳的便利性,同時(shí)鋼板箱能針對(duì)不同實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整設(shè)計(jì)尺寸或厚度,一般單塊承載力可達(dá)2 000kg以上。
(2)相比于磚渣等傳統(tǒng)臨時(shí)道路鋪墊材料,鋼板箱的現(xiàn)場(chǎng)較為整潔,能減少對(duì)周邊環(huán)境的污染,緩減通行車輛的輪胎黏泥現(xiàn)象,提升通行效率。
(3)鋼板箱價(jià)格較便宜,且能實(shí)現(xiàn)再利用,回收價(jià)值高。相較于傳統(tǒng)的硬化地面后實(shí)施磚渣鋪墊的方案,鋼板箱更利于現(xiàn)場(chǎng)的文明施工。
(4)鋼板箱鋪設(shè)速度快,利于節(jié)約工期,提升工效。路基箱具備優(yōu)異的強(qiáng)度、剛度與耐久性,被廣泛運(yùn)用于土方工程鋪路、旋挖樁機(jī)、吊車墊腳等。實(shí)踐中可針對(duì)不同跨度進(jìn)行定制,鋪設(shè)面積較為靈活,可以有效節(jié)約面積。
(5)鋼板路基箱既可以在預(yù)制廠定制加工成型,也可以采取租賃的方法,應(yīng)用方式較為靈活。通知,鋼板路基箱在臨時(shí)道路使用完畢后,可以通過(guò)適當(dāng)?shù)木S修調(diào)整等措施實(shí)現(xiàn)再利用,且受損的鋼板路基箱也具備回收價(jià)值,利于節(jié)約能耗和社會(huì)資源的可持續(xù)發(fā)展。
(6)鋼板路基箱使用后現(xiàn)場(chǎng)美觀度較好,根據(jù)設(shè)計(jì)方案按順序鋪墊后,臨時(shí)道路成型線條平順、路面整潔、拼縫劃一,有利于現(xiàn)場(chǎng)管理,提升管理效率。
(7)鋼板路基箱作為相對(duì)整體的一個(gè)構(gòu)件,與機(jī)械設(shè)備的配合度較好,吊裝和鋪設(shè)施工便利,利于工作效率的提升。
(8)鋼板路基箱在實(shí)際應(yīng)用中不必針對(duì)整個(gè)軟土區(qū)域進(jìn)行配置,可以跟隨作業(yè)條件的變化不斷將后面的鋼板箱前移,在不增加鋼板箱配置數(shù)量的前提下實(shí)現(xiàn)操作面的變換和拓展,利于節(jié)約成本費(fèi)用。
(9)鋼板路基箱可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械寬度、行走角度等實(shí)施針對(duì)性的調(diào)整,也可在局部區(qū)域采取定制形狀的鋼板箱,充分滿足臨時(shí)道路的充分實(shí)際需要。同時(shí),鋼板路基箱運(yùn)輸便利,作業(yè)面平整挺括,利于成樁機(jī)械的垂直度控制,并能改善文明施工,外觀視覺(jué)效果良好,為標(biāo)化工地打基礎(chǔ)。
在鋪設(shè)鋼板路基箱之前,應(yīng)對(duì)原有臨時(shí)道路軟土地區(qū)進(jìn)行壓實(shí),并以推土機(jī)將待鋪墊地面碾平。完成地面壓實(shí)碾平工序后,方能采取吊車按順序吊裝、鋪墊鋼板箱。
在實(shí)際應(yīng)用中,臨時(shí)道路不同的區(qū)段可能存在不均勻沉降,尤其是通行車輛或器械之后,鋼板路基箱之間會(huì)出現(xiàn)高低錯(cuò)臺(tái),影響通行安全。為此,可在相鄰兩塊鋼板路基箱之間綁扎鐵鏈固定,使其形成相對(duì)整體共同變形,緩解錯(cuò)臺(tái)趨勢(shì)。另外,為便于車輛器械行走,可在拼縫處采用砂石細(xì)料等填實(shí)。
鋼板路基箱的維修保養(yǎng)對(duì)于其保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的使用具有重要影響,應(yīng)定期進(jìn)行除銹。鋼板表面的防滑條長(zhǎng)期使用后往往會(huì)黏泥,降低摩擦力,影響車輛行駛安全。為此,應(yīng)定期安排工人鏟除黏泥,避免輪胎打滑,同時(shí)實(shí)施例行清潔制度,維持鋼板路基箱面板的整潔,延長(zhǎng)服役年限。
鋼板路基箱具有環(huán)境污染少、節(jié)約能源等可持續(xù)發(fā)展優(yōu)勢(shì),響應(yīng)國(guó)家綠色施工的號(hào)召,且能降低大型機(jī)械設(shè)備因地基不均勻沉降或強(qiáng)度不夠而引起的傾覆和坍塌風(fēng)險(xiǎn),并使軟土區(qū)域基坑施工現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)道路呈現(xiàn)整潔、美觀的效果,利于文明施工,得到了社會(huì)各界的贊揚(yáng)和認(rèn)可。
以本軟土地區(qū)的基坑施工項(xiàng)目為例,對(duì)磚渣鋪設(shè)、路基箱制作和路基箱租賃等三種方案下的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對(duì)比,見表2?;用娣e按25 000m2作業(yè)面計(jì)算。
表2 鋪墊磚渣、制作路基箱、租賃路基箱經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比
鋼板路基箱的使用,解決了工地現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)道路的鋪筑材料問(wèn)題,從人、材、機(jī)、成本、安全、環(huán)保和社會(huì)效益等方面進(jìn)行綜合比較,可認(rèn)為采用鋼板路基箱鋪墊方案是可行可靠的。實(shí)踐表明,鋼板路基箱有利于成本節(jié)約、資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)以及工作效率的提高,適合在臨時(shí)道路鋪墊方案選擇中推廣和采用。