市政工程常用基坑支護結構的類型及設計

劉振宇

閩晟集團城建發展有限公司（361101）

0 前言

市政工程為城市基礎設施建設工程，不僅可以保證人們生活與出行的便利，還對城市發展起到重要的作用。因此，市場工程選擇適合的基坑支護結構，不僅可以保證市政施工的安全，還可以保證市政施工質量，促進城市基礎設施建設的完善。

1 市政工程常用基坑支護結構類型及適用范圍

基坑支護結構是為挖除建筑物地下結構范圍內的土方，保證建筑物地下結構的順利施工，保護基坑外側既有市政道路、管線和建（構）筑物的安全而采取的圍護結構、支撐結構、降水、加固、挖土與回填等工程措施的總稱，包括工程勘察、巖土設計、施工、檢測和施工期監測等內容[1]。

1.1 樁、墻式基坑支護結構

目前，市政工程樁、墻式基坑支護結構主要有鋼支撐結構、灌注樁支撐結構等形式。

鋼支撐結構可以分為傳統鋼支撐與預應力魚腹式鋼支撐兩種。傳統鋼支撐采用鋼管、H型鋼、角鋼等，作為基坑支撐材料來增強工程結構的穩定性，一般是呈十字交叉或平行布置形狀。鋼支撐在地鐵、基坑圍護方面被廣泛應用，可回收利用，具有經濟、環保等優點。部分鋼管、H型鋼支撐可通過液壓千斤頂或自伺服加壓端的方式施加預應力，以增加支護結構擋土強度，提高基坑穩定性。但傳統鋼支撐通常在現場安裝焊接，安裝質量難以保證，導致經常出現支護的基坑變形過大及坑壁坍塌等工程事故。此外，由于傳統鋼支撐布置較密，占用了大部分基坑的面積，導致土方挖運和地下結構施工困難，繼而拖長施工工期，進一步影響到基坑的安全，降低了基坑的可靠性。許多地區發布地方規定，限制傳統鋼支撐的應用。

預應力魚腹式鋼支撐是一種采用高強材質型鋼為支撐主材，并施加預應力的裝配式鋼支撐體系，適用于開挖深度一般、平面形狀規則、狹長形的基坑工程。

灌注樁支撐結構可以分為全護筒灌裝和壓灌裝兩種形式。全護筒灌裝采用全護筒內置螺旋葉片的雙動力鉆機下切割土體形成樁徑，同時將護筒內土體原狀取出，下鋼筋籠澆灌或壓灌混凝土后插入鋼筋籠，拔出護筒后形成鋼筋混凝土樁，尤其適合擠土影響較大的土層使用。這種灌裝方式既可以保護環境，又具有不塌空、垂直精度高、質量可靠的特點，保證了基坑支護結構的安全性。壓灌裝繼承了長螺旋鉆孔壓灌樁的優點，先采用專用螺旋鉆具至樁底設計深度形成樁徑，然后通過鉆具中空管道由底向上連續高壓泵注混凝土至樁頂，形成素混凝土樁。同時，利用螺旋葉片原狀取出置換土，將整根鋼筋籠振動插入形成鋼筋混凝土灌注樁。這種灌裝方式不僅可以保護環境，還可以幫助施工單位節約成本，降低施工單位的工程造價[2]。

1.2 實體重力式支護結構

實體重力式支護結構可以分為混凝土支持和高壓旋噴樁兩種?；炷林С质侵镐摻罨炷羶戎巫鳛榛觾戎蔚囊环N常見形式，通過現場立模澆筑鋼筋混凝土梁、板結構，與基坑周邊豎向圍護結構形成整體，支撐梁形成桁架結構，并通過立樁作豎向支撐，具有剛度大、整體性好、布置靈活，適用于不同形狀的基坑。但現場制作和養護時間較長，拆除工程量大，支撐材料不能重復利用。拆除過程中產生噪聲、粉塵和垃圾，對環境保護極為不利。同時，由于支撐梁和板布置較密，支撐構件覆蓋了絕大部分的基坑平面，給挖運土和地下結構施工帶來很大困難，延長了施工工期，增加了施工成本。

高壓噴旋樁是高壓噴射注漿法的一種，是將帶有特殊噴嘴的注漿管插入設計的土層深度，然后將水泥漿以高壓流的形式從噴嘴內射出，沖擊切削土體。土體與水泥漿攪拌形成混合漿液，形成連續搭接的水泥加固體。

1.3 組合式支護技術

組合式支護技術主要是根據市政工程地形、地質、環境等因素，采用多種基坑支護方式，以保證施工的安全性。如咬合樁支護技術采用籠式雙層攪拌器的攪拌樁機施工固化土樁，再使用原狀取土壓灌混凝土樁機切割相鄰固化土樁成孔，壓灌混凝土并插入鋼筋籠，形成咬合式基坑支護結構，具有止水和擋土雙重作用。該技術可以徹底解決樁間土流失導致的滲漏及安全難題，具有固化土樁樁身均勻，強度和抗滲性高；咬合成樁切割垂直度高，對固化土樁影響小；施工速度快，造價低；止水效果好；無泥漿排放；杜絕塌孔現象，對周邊影響小，適用于大部分市政工程基坑技術選擇，有助于市政工程質量的提升。

2 市政工程基坑支護結構施工的要點

2.1 施工安全性

施工單位應當結合施工安全需求，做好基坑開挖前的探測工作，對施工地點進行地下結構的探測，并借助先進技術，進行地下結構的分析，做好基坑開挖前的準備工作，不僅保證了基坑開挖進度的安全性，還有助于提升基坑開挖的效率，為基坑支護結構施工提供良好的施工環境[3]。

2.2 挖掘深度的把控

施工單位在進行基坑挖掘的過程中，應當根據基坑施工質量需求科學把控挖掘深度，既要避免對地下土層造成破壞，也要控制挖掘量，嚴格按照施工圖紙要求控制基坑底部標準高度，為后期市政建設工作的開展奠定良好的基礎。

2.3 監管水平的提升

由于市政工程具有周期長、資金少、項目多的問題，做好市政工程的監督管理工作，不僅有助于合理利用市政工程施工過程中的資源，還有助于對施工工程質量進行保障。因此，在進行基坑挖掘的過程中，也應當提高監督管理水平，相關部門應根據基坑施工方案，定期監管基坑施工進度，不僅要合理化監測基坑挖掘過程中數據，還要根據施工地點地形變化情況，做好動態化監測管理，避免基坑挖掘的過程中出現坍塌的現象，保證基坑施工人員的生命安全。同時，相關部門也應當加強對基坑施工環境的監測工作，借助信息技術手段，對基坑施工周邊環境進行監測，避免基坑施工中可能遇到的環境問題，保證基坑施工環境的安全，為后期基坑支護工作的開展，提供安全、良好的環境[4]。

3 市政工程基坑支護結構的施工處理

3.1 挖土、支撐施工

挖土、支撐施工是基坑支護作業的重要環節。因此，施工單位在市政工程基坑支護結構施工時，應當把控好挖土、支撐施工環節。一方面，施工單位在挖土過程中，應當做好探測工作，結合探測土層分析結果進行挖土，以保障挖土的科學性。另一方面，施工單位在進行支撐作業時，應該考慮基坑支護結構安全性，建設預留土臺，從而增強土坑的能力，為基坑支護結構的建設提供相對安全的環境。此外，在進行第二層支撐作業的過程中，為了提高施工效率，保證支撐質量，施工單位可以在樁承臺施工完畢后，將石渣、石粉等作為材料回填基坑，增強土坑的承重能力，為地下或基坑周邊施工提供安全、穩定的環境，有助于市政工程質量的提升[5]。

3.2 鋼板樁、鉆孔樁施工

鋼板樁施工需要在基坑現場進行施工，安裝質量難以保證，導致經常出現支護基坑變形過大及坑壁坍塌等工程事故。此外，傳統鋼支撐布置較密，占用了大部分基坑的面積，導致土方挖運和地下結構施工困難，繼而拖長施工工期，進一步影響到基坑的安全，降低了基坑的可靠性。許多地區發布地方規定，限制傳統鋼支撐的應用。因此，施工單位應當結合以往施工經驗，借助科學技術與新式工藝，提出科學的解決措施，以降低鋼板樁施工存在的危險性，既可以保證施工人員的安全，又可以保證施工進度的順利進行。

鉆孔樁的工藝原理是由空心鉆桿內部通入泥漿或高壓水，從鉆桿底部噴出，攜帶鉆下的土渣沿孔壁向上流動，由孔口將土渣帶出流人泥漿池。鉆孔樁技術具有設備簡單、操作方便、費用較低等優點，適用于小直徑孔(直徑小于800 mm)，但排渣能力較弱。因此，施工單位在應用鉆孔樁技術時，應當對其排渣能力弱的缺點進行分析，結合實際施工情況，提出合理化的解決措施，保證基坑支護施工的安全。

施工單位在進行鋼板樁、鉆孔樁施工的過程中，應當結合排水工程需求，事先做好鋼板樁或鉆孔樁周邊的排水布置工作，降低外部環境因素對于基坑支護的干擾，提升基坑支護結構質量。

3.3 回收、處理工作

隨著市政工程的不斷開展，施工單位需要在基坑支護目標完成之后，進行鋼板樁的回收，做好建設資源的循環利用。因此，施工單位在進行鋼板樁支護結構搭建的過程中，應當結合資源循環利用的原則，采用抗滲能力較強的材料進行基坑支護結構的搭建，降低施工環節雨水、土壤等因素對材料的侵蝕，保證后續材料的循環使用。此外，施工單位在基坑支護結構搭建的過程中，也應當做好排水結構的合理化設置工作，借助排水結構優化，對基坑支護排水工作進行合理化調整，保障基坑排水的正常進行，不僅降低了基坑支護結構現場管理的難度，還有助于市政工程建設工作的有序開展[6]。

4 結語

市政工程常用的基坑支護結構具有多種方式，施工單位應當加大對基坑支護結構的研究力度，根據市政工程質量要求與施工場地地形、土質等方面的不同因素影響，合理選擇基坑支護結構，既保證了市政工程施工的安全性，也有助于市政工程質量的提升。