郑胜
海南省农垦设计院有限公司 海南海口570226
摘 要
随着城市的发展，对城市道路的要求也在逐步的提高，而道路路面改造是一项重中之重的工程。一般道路改造，雨污水管道施工进度要先于机动车道路面工程，正常工序是先地下后地上，先深后浅的原则施工，才能保证路基的强度和稳定性。本工程主要分析路面改造工程工序逆做中存在的问题，以及提出解决方案。
关键词：拉森钢板桩；水泥搅拌桩；基坑开挖支护
拉森钢板桩作为一种新型建材，在建桥围堰、大型管道铺设、临时沟渠开挖时作挡土、挡水、挡沙墙；在码头、卸货场作护墙、挡土墙、堤防护岸等，工程上发挥重要作用。拉森钢板桩做围堰不仅绿色、环保而且施工速度快、施工费用低，具有很好的防水功能。水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，是软基处理的一种有效形式，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。以上两种桩型在基坑开挖支护中都有广泛的应用。
一、工程概况
兴洋大道位于海南省海口市桂林洋开发区，起点为桂林洋大道，终点为林海一路，全长5.0km，道路红线宽度40.0m，属城市次干路，现状路面类型为混凝土路面，改造路面类型为沥青路面。此项目由于工期紧迫，采取了工序逆做方案。目前是机动车道路面施工结束后施工雨污水管道，基坑开挖边线距离机动车道边线只有2米，基坑开挖后即使有拉森桩支护，基坑侧壁不可避免出现挤压位移，基坑外侧地下水位下降，破坏路基保水性导致机动车道路面塌陷，造成路面砼板纵向断裂，因目前已完成全部机动车道混凝土基层浇筑，沥青路面摊铺80%以上，若基坑支护方案不优化势必造成路面纵向裂缝，裂缝反射势必影响道路使用寿命。现目前发现桂林洋物业公司门前箱涵施工段落基坑两侧地面均出现沉陷、裂缝，且雨污水管道施工必须占用机动车道5米多宽作为施工操作空间。
二、地质条件
1、地层结构及岩性特征
根据本次勘察查明，鉴于道路沿程地层变化较大，根据软土及液化砂土分布情况，现将地层进行分段描述，分别有ZK1至ZK28路段、ZK29至ZK62路段、ZK63至ZK69路段。
（1）、在ZK1至ZK28路段钻探12.30m深度范围内，综合地层野外特征及室内土工试验成果，拟建场地地层自上而下依次为①层杂填土（Qml）、②-3层粘土（Q2m）、③-2层中砂（Q2m）以及④层粉质粘土（Q2m），共划分为4个岩性单元层，其岩性特征分述如下：
①层杂填土（Qml）：分布于整个路段，上部分为现有道路混凝土路面，厚度约18cm~23cm；下部分为现有道路路基，主要成分为碎石、粘性土及砂，路基已经过压实。层厚0.40~0.80m。
②-3层粘土（Qh3y）：分布于整个路段，海陆交互相沉积。褐黄色、褐红色，可塑～硬塑，干强度中等，低韧性，稍有光泽，无摇振反应。层厚为1.60～7.80m。
③-2层中砂（Q2m）：分布于整个路段，海相沉积。棕黄色，褐灰色，混粒结构，以中粒为主，夹粗粒、砾粒。湿~饱和，稍密～中密，粉粒、粘粒含量约27.9～45.3%。部分钻孔未揭穿该层，最大揭露厚度为8.10m。
④层粉质粘土（Q2m）：揭露与局部路段，海相沉积。褐黄色，可塑～硬塑，干强度中等，低韧性，稍有光泽，无摇振反应。未揭穿，最大揭露厚度为5.40m。
（2）、在ZK29至ZK62路段钻探19.00m深度范围内，综合地层野外特征及室内土工试验成果，拟建场地地层自上而下依次为①层杂填土（Qml）、②-2层粘土（Q2m）、③-1层淤泥质粘土（Q2m）及④层粉质粘土（Q2m），共划分为4个岩性单元层，其岩性特征分述如下：
①层杂填土（Qml）：分布于整个路段，上部分为现有道路混凝土路面，厚度约16cm~22cm；下部分为现有道路路基，主要成分为碎石、粘性土及砂，路基已经过压实。层厚0.50~1.00m。
②-2层粘土（Qh3y）：分布于整个路段，海陆交互相沉积。褐色、褐黄色，可塑～硬塑，干强度中等，低韧性，稍有光泽，无摇振反应。层厚为0.70～2.10m。
③-1层淤泥质粘土（Q2m）：分布于整个路段，海相沉积。灰黑色，软塑~可塑，含大量生物贝壳碎片，局部夹有粉砂，干强度高，高韧性，无摇振反应，稍有光泽。该路段部分钻孔未揭穿该层，最大揭露厚度为11.40m。
④层粉质粘土（Q2m）：分布于整个路段，海相沉积。褐黄色、褐红色，可塑～硬塑，干强度中等，低韧性，稍有光泽，无摇振反应。未揭穿，最大揭露厚度为8.70m。
（3）、在ZK63至ZK69路段钻探19.00m深度范围内，综合地层野外特征及室内土工试验成果，拟建场地地层自上而下依次为①层杂填土（Qml）、②-1层粉砂（Qh3y）、③-1层淤泥质粘土（Q2m）、③-2层中砂（Q2m）及④层粉质粘土（Q2m），共划分为4个岩性单元层，其岩性特 征分述如下：
①层杂填土（Qml）：分布于整个路段，上部分为现有道路混凝土路面，厚度约16cm~23cm；下部分为现有道路路基，主要成分为碎石、粘性土及砂，路基已经过压实。层厚0.40~1.00m。
②-1层粉砂（Qh3y）：分布于整个路段，海陆交互相沉积。分布于整个场地。灰黄色，稍湿~饱和，松散，石英质，混粒结构，粉粒、粘粒含量约47.5~48.7%。层厚0.70~2.10m。
③-1层淤泥质粘土（Q2m）：分布于整个路段，海相沉积。灰黑色，软塑~可塑，含大量生物贝壳碎片，局部夹有粉砂，干强度高，高韧性，无摇振反应，稍有光泽。层厚2.80~5.10m。
③-2层中砂（Q2m）：分布于整个路段，海相沉积。棕黄色，褐灰色，混粒结构，以中粒为主，夹粗粒、砾粒。湿~饱和，稍密，粉粒、粘粒含量约24.2~34.1%。部分钻孔未揭穿该层，最大揭露厚度为4.10m。
④层粉质粘土（Q2m）：揭露于局部路段，海相沉积。褐黄色、褐色，可塑～硬塑，干强度中等，低韧性，稍有光泽，无摇振反应。未揭穿，最大揭露厚度为5.00m。
2、各土层的工程性质评价
综合分析上述室内外试验成果，结合其野外特征，拟建场地各土层的工程性质综合评价如下：
（1）、ZK1至ZK28路段各土层的工程性质：
①层杂填土：分布于整个路段，施工前应做击实试验，压实度达到97%才能作为道路及管道基础持力层。
②-3层粘土：分布于整个路段，可塑～硬塑，天然含水量平均值为24.1%，天然孔隙比平均值为0.918，液性指数IL=-0.08~0.47，压缩系数a1-2为0.33～0.58MPa-1，属于中～高压缩性土，CK=31.8KPa，ΦK=17.4度，标准贯入试验实测击数6～12击，均匀性一般，承载力特征值建议为150KPa，工程性质一般，可作为道路及管道基础持力层。
③-2层中砂：分布于整个路段，稍密～中密，天然含水量平均值为16.6%，天然孔隙比平均值为0.591，压缩系数为0.19～0.26MPa-1，压缩模量Es1-2平均值为7.10MPa，属于中压缩性土，CK=14.5kPa，ΦK=26.4度，标准贯入试验实测击数10～22击，均匀性较差，承载力特征值建议为170 kPa，工程性质一般。
④层粉质粘土：揭露于局部路段，可塑～硬塑，天然含水量平均值为26.9%，天然孔隙比平均值为0.860，液性指数IL=0.33~0.45，压缩系数a1-2为0.30～0.32MPa-1，属于中压缩性土，CK=31.3*KPa，ΦK=16.7*度，标准贯入试验实测击数10～15击，均匀性一般，承载力特征值建议为160KPa，工程性质一般，可作为道路及管道基础持力层。
（2）、ZK29至ZK62路段各土层的工程性质：
①层杂填土：分布于整个路段，施工前应做击实试验，压实度达到97%才能作为道路及管道基础持力层。
②-2层粘土：分布于整个路段，可塑～硬塑，天然含水量平均值为24.1%，天然孔隙比平均值为0.925，液性指数IL=-0.07~0.37，压缩系数a1-2为0.33～0.45MPa-1，属于中压缩性土，CK=31.7KPa，ΦK=17.1度，标准贯入试验实测击数5～7击，均匀性一般，承载力特征值建议为130KPa，工程性质较差，可作为道路及管道基础持力层。
③-1层淤泥质粘土：分布于整个路段，可塑～软塑，天然含水量平均值为35.6%，天然孔隙比平均值为1.232，液性指数IL=0.37~0.81，压缩系数a1-2为0.52～0.68MPa-1，属于高压缩性土，CK=29.0KPa，ΦK=15.3度，标准贯入试验实测击数1～5击，均匀性差，承载力特征值建议为80KPa，工程性质差。
④层粉质粘土：分布于整个路段，可塑～硬塑，天然含水量平均值为31.3%，天然孔隙比平均值为1.048，液性指数IL=0.11~0.71，压缩系数a1-2为0.31～0.57MPa-1，属于中～高压缩性土，CK=29.0KPa，ΦK=14.9度，标准贯入试验实测击数7～21击，均匀性一般，承载力特征值建议为150KPa，工程性质一般，可作为道路及管道基础持力层。
（3）、ZK63至ZK69路段各土层的工程性质：
①层杂填土：分布于整个路段，施工前应做击实试验，压实度达到97%才能作为道路及管道基础持力层。
②-1层粉砂：分布于整个路段，稍密～中密，天然含水量平均值为16.7%，天然孔隙比平均值为0.730，压缩系数为0.19～0.28MPa-1，压缩模量Es1-2平均值为4.61MPa，属于中压缩性土，CK=24.1kPa，ΦK=20.6度，标准贯入试验实测击数6～8击，均匀性较差，承载力特征值建议为150 kPa，工程性质一般。
③-1层淤泥质粘土：分布于整个路段，可塑～软塑，天然含水量平均值为33.0%，天然孔隙比平均值为1.257，液性指数IL=0.52~0.86，压缩系数a1-2为0.581～0.73MPa-1，属于高压缩性土，CK=30.1*KPa，ΦK=14.7*度，标准贯入试验实测击数2～5击，均匀性差，承载力特征值建议为80KPa，工程性质差。
③-2层中砂：分布于整个路段，稍密～中密，天然含水量平均值为19.5%，天然孔隙比平均值为0.729，压缩系数为0.18～0.32MPa-1，压缩模量Es1-2平均值为7.59MPa，属于中压缩性土，CK=21.1*kPa，ΦK=23.6*度，标准贯入试验实测击数12～18击，均匀性较差，承载力特征值建议为170 kPa，工程性质一般。
④层粉质粘土：揭露于局部路段，可塑～硬塑，天然含水量平均值为28.1%，天然孔隙比平均值为0.972，液性指数IL=0.35，压缩系数a1-2为0.34MPa-1，属于中～高压缩性土，CK=30.9*KPa，ΦK=16.1*度，标准贯入试验实测击数17击，均匀性一般，承载力特征值建议为150KPa，工程性质一般，可作为道路及管道基础持力层。
地下水位埋深为1.00~1.60m。场地地下水主要赋存于砂层和粘性土层中，属于孔隙型潜水。主要接受大气降水补给，经蒸发和地下渗流排泄。 地表水主要有沟渠水及池塘水，地下水位高于沟渠水位，且沟渠已经硬化，沟渠水对本工程基本无影响。池塘蓄水量较小，勘察期间部分池塘已干枯，对本工程也无影响。
三、基坑支护处理方案
根据路面改造所遇到的问题以及地层情况，简要提出了两种优化方案：
1、拉森钢板桩支护方案：
按照设计支护方案，采用拉森钢板桩支护开挖，但临近机动车道钢板桩在施工结束后不拔出留置于路基中。
（1）、钢板桩采用Ⅳ型拉森钢板桩，钢板桩之间采用2150b围檩进行连接，围檩与每根钢板桩之间空隙须打入木楔抵紧，转角必须设置抓用构件。采用直径DN500的钢管进行内支撑，管道安装须调整对撑间距并及时回顶。在块石填充满且密实度达到95%时拆除石垫层处的钢支撑，然后再吊装好管道后且回填石屑密实度达到90%以上后方拆除管道上方的钢支撑，以此为准，每50~100米为一个作业段。基槽回填压实后，需要拔出钢板桩的一侧，尽早拔出钢板桩，加快扣板桩周转速度。拔桩后马上用中粗砂将桩孔灌实。
（2）、因本工程管道开挖区大多为粘土，井点降水效果差，一般采用集水井潜水泵排水法，排除基槽渗水，保持基坑内无积水，减小土侧压力对扣板桩影响，便于管道施工。
2、旋喷桩支护方案：
为了保护道路，施工时先打钢板桩后打旋喷桩，在机动车道侧均打9米双排Ф600单管旋喷桩，两排桩入不透水层1米，沟槽支护采用拉森钢板桩支撑，钢管支撑。基坑回填后，要拔除板桩，以便重复使用。对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。回填的方法采用填入发。所用材料为砂。
（1）、旋喷桩施工工艺流程详见图解：
（2）、施工方案简单示意图，详见图样：
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（3）、基槽开挖及排水
基槽开挖要遵循“分段分层、由上而下、先支撑后开挖”的原则进行。采用拉森钢板桩支护管沟。本工程地下水位较高，拟采用止水、导水、排水施工技术措施来保证工程施工顺利进行。
四、结论
根据场地环境，对比两种方案：方案一施工工艺简易，施工周期短，但因为钢构埋置路基中，造价较高；方案二施工工艺繁琐，施工周期长，但支护效果较好，造价较低。以上两种方案只是本人的一些简单分析，希望能受到优化指导。日益发展的工程项目中，遇到各种各样的施工问题需要处理，我们要根据实际情况切实的去选取处理方案，才能更好的解决问题。
[参考文献]
1.《地基处理手册》（第三版），中国建筑工业出版社，2008年6月；
2.《工程地质手册》（第四版），中国建筑工业出版社，2007年2月；
3.刘松玉，《公路地基处理》，东南大学出版社，2001年1月。
4.殷宗泽、龚晓南，《地基处理工程实例》，中国水利水电出版社，2000年7月。
5.肖先波主编. 地基与基础[M].同济大学出版社，2009