王建林 李春梅 浦仕亮
云南建投第十建設(shè)有限公司 云南 昆明 650501
昆明滇池國際會展中心8號地塊建設(shè)項目位于云南省昆明市官渡區(qū)福保半島區(qū)域內(nèi),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(shè)備用房以及人防工程。
項目地塊東側(cè)和南側(cè)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(tài),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(shè)工程同步施工?;哟怪遍_挖線距東側(cè)、南側(cè)河道為24~36 m;地塊西側(cè)為新修飛虎大道,道路工程已完工通車;地塊北側(cè)為環(huán)湖東路綠化帶,環(huán)湖東路地下地鐵正在施工中。環(huán)湖東路以北為昆明滇池國際會展中心1號館,展會頻繁,環(huán)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(qū)屬于昆明市環(huán)保和安全要求較高的建設(shè)開發(fā)敏感區(qū)域。
本項目勘察揭露深度范圍內(nèi),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(jù)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(nèi)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(chǎn)生坑壁流砂、管涌等破壞作用,要求基坑支護及止水質(zhì)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(cè)約52 m處經(jīng)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(cè)滲向滇池排泄?;旌戏€(wěn)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(jù)勘察報告抽水試驗,滲透系數(shù)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(wù)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(jié)構(gòu)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。
打樁機的安裝、施工作業(yè)場地應(yīng)平坦堅實,當?shù)鼗休d力達不到規(guī)定壓應(yīng)力時應(yīng)進行地基處理,傳統(tǒng)的做法是鋪墊磚渣或鋪設(shè)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(shè)備施工面鋪墊,采用傳統(tǒng)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(yōu)化研究。
解決軟土地基樁機、吊車、混凝土罐車、挖機、渣土車等大型設(shè)備施工時的行走操作面鋪墊難題,實現(xiàn)高效施工,低成本投入。
滇池片區(qū)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(xué)性質(zhì)差等特點,給旋挖樁施工帶來了很大的困難和風(fēng)險。針對軟土層特性,采用鋼板路基箱鋪墊技術(shù)措施,能較好地解決軟土地基樁基施工過程中的安全風(fēng)險和成本控制難題,實現(xiàn)科技創(chuàng)新增效目標。
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(shè),一塊塊地按序排列,構(gòu)筑成臨時道路或設(shè)備操作面,隨著作業(yè)面的延伸不斷移動,重復(fù)使用。具體材料設(shè)計尺寸(可根據(jù)現(xiàn)場情況適當進行調(diào)整)如表1所示。
表1 鋼板路基箱設(shè)計參數(shù)
3.2.1 多年來常規(guī)的傳統(tǒng)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(zhì)性能多樣化,受天氣變化、地下水位、設(shè)備擾動等多種因素的影響,鋪墊磚渣厚度是一個變量,經(jīng)常發(fā)生實際磚渣需求量與預(yù)估量出入較大的情況,磚渣重復(fù)利用率極低,當含水量較大時不能重復(fù)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(gòu)成及主要創(chuàng)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(jié)構(gòu)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(yīng)用的優(yōu)勢
路基箱在房建、公路等項目中應(yīng)用廣泛,主要功能是替代磚渣用以施工臨時便道和設(shè)備操作面鋪墊,與鋪墊磚渣對比有如下優(yōu)勢:
1)承壓能力強,既滿足大型、重型施工設(shè)備墊腳需求,又可以根據(jù)工程特殊需求進行設(shè)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(fù)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(huán)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(shè)備車的載壓,具備足夠的強度、剛度和耐久性,可以根據(jù)使用的跨度鋪設(shè),使施工機械設(shè)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(jié)省成本。
5)從可持續(xù)發(fā)展角度來看,鋼板路基箱是可持續(xù)產(chǎn)品,既可在鋼結(jié)構(gòu)加工廠根據(jù)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(fù)后即可重復(fù)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(xiàn)場堆放
6)鋼板路基箱的使用,可以有效美化環(huán)境,鋪設(shè)堆放都很容易做到整齊、美觀,同時也大大改善了施工區(qū)域凌亂不堪的場景,提升了作業(yè)效率。
7)從工作效率角度看,路基箱與作業(yè)面機械的合理配置,可大大提高施工機械設(shè)備的工作效率。
8)從節(jié)約成本來看,鋼板路基箱的使用方便快捷,可以根據(jù)施工的作業(yè)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(jù)承受荷載、設(shè)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(chǎn)制作。鋼板路基箱運輸裝卸方便快捷,保障了樁機等大型設(shè)備操作的安全,使作業(yè)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。
在鋪設(shè)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(fù)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(qū)域排列鋪墊。
由于軟土地基的沉降性,在車輛或設(shè)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(diào)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。
鋼板路基箱的維護保養(yǎng)很重要,需經(jīng)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(yīng)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)。
圖2 鋼板路基箱現(xiàn)場作業(yè)
以本項目為例,基坑面積按25 000 m2作業(yè)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(fù)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(jié)束后,投入資金的回收存在不確定性,投資風(fēng)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(shù)落后,同時,降低投資風(fēng)險;成本低,資金可按期支付。
由對比可知,基坑臨時作業(yè)面宜優(yōu)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。
鋼板路基箱符合國家提倡的綠色施工的要求;現(xiàn)場幾乎無污染,同時規(guī)避了大型設(shè)備因場地強度不夠造成的傾覆或倒塌風(fēng)險,符合安全、綠色、環(huán)保施工要求,得到了參建單位以及社會各界的一致好評。