市政施工中深基坑支護技術施工的難點與突破途徑

程倩，成曉峰，李科科

（山西暢歐建設工程有限公司，山西 晉城048000）

1 引言

在市政工程操作范圍內， 深基坑臨時支護面臨著復雜的環境、 多樣風險與重重困境， 一旦深基坑支護技術應用不合理，就會引發深基坑安全質量事故，在延誤工期的同時，造成巨額市政經濟損失。 因此，探究市政深基坑支護難點突破途徑具有非常突出的現實意義。

2 市政施工中深基坑支護技術的重要性

1）控制坑體變形。 市政施工中，深基坑支護技術的應用，可以控制深層基礎坑體變形在規定范圍內，確保基坑穩定[1]。

2）營造安全環境。 市政施工中，深基坑支護技術的應用可以控制工程周邊土體處于平衡狀態， 避免土體抗剪強度下降引發快速滑移問題，營造安全的地下環境。

3 市政施工中深基坑支護技術施工難點

1）空間狹窄。 市政施工中，深基坑支護工程周邊環境配套設施高度成熟，既有道路、建筑物星羅棋布，周邊預留空間狹窄，對深基坑支護技術實施提出了較大的難題。

2）地下干擾因素多。 市政施工中，深基坑支護地下環境內遍布不同類別管道、光纜、電纜，部分深基坑與管線距離較近，受諸多地下管線及介質干擾，對技術操作提出了較大阻礙。

3）毗鄰既有建筑。 市政施工中，深基坑支護工程毗鄰既有建筑情況較為多見。 深基坑支護技術實施期間不僅需要保證坑體安全穩定，而且需要確保既有建筑基礎穩定性。 因毗鄰既有建筑基礎損壞風險不確定，整體深基坑支護操作難度較大[2]。

4 市政施工中深基坑支護技術施工的突破途徑

4.1 空間狹窄時的支護施工

4.1.1 布設平面控制網

技術人員可以遵循高精度控制低精度方針，整體布設平面控制網。比如，對于兩條道路中間的市政深基坑支護工程，技術人員需要先利用初級控制閥在兩條道路之間的施工現場區域設定若干控制點，為后期深基坑變形觀測、沉降監控提供依據，再利用二級控制法， 以穩定性為施工現場控制點篩選指標，選擇與平面控制網布設精度要求相符的二級平面控制點，完成市政深基坑支護的二級平面控制網構建。在二級平面控制網構建后，技術人員可以根據深基坑支護的便捷性要求，對業主方提供的高程點進行復核。 在高程點復核期間，技術人員可以先面向全部高程點， 關聯測量判定支護現場水準點是否出現變化，再按照每一個開挖層設置（4±1）個水準點的方式，傳遞水準點。 進而借助專業校驗工具，確定市政水準點工程較差小于3 mm。最終在支護現場懸掛鋼尺（零端處于下方），依據一定頻率測量標高參數，并在豎直混凝土平面進行標高點的標記。

4.1.2 SMW 工法樁內套打鉆孔灌注樁

在完成標高復核后， 技術人員應根據流水作業實施以及機械操作、機械材料進出場要求，以關鍵線路施工點為對象，處理現有場地， 形成通暢道路。 鑒于市政深基坑支護空間有限，在市政深基坑支護過程中可以選擇對基坑面積要求低、施工周期短的型鋼水泥土攪拌樁內套打大剛度鉆孔灌注樁的圍護方式，2 排及以上水泥土攪拌樁相互錯開排列。 同時結合市政施工規范關于灌注樁外側止水帷幕靜厚度要求， 合理設置鉆孔灌注樁外側水泥土保護層厚度與內側水泥土保護層厚度（內側水泥土保護層厚度稍低于外側水泥土保護層厚度），較之傳統灌注樁外設止水帷幕的方式圍護厚度更小， 圍護墻凸出基坑邊線更短，在保證隔水效果的同時，滿足狹小空間內基坑的支護要求。 具體操作時，技術人員應先設置型鋼水泥土攪拌樁，在攪拌樁設置完畢后（48 h 以上、168 h 以內）套打鉆孔灌注樁，控制鉆孔灌注樁位置偏差小于或等于50 mm，垂直度偏差小于或等于1/150， 樁頂標高偏差小于或等于50 mm，同時盡可能縮短墊層、基礎底板、頂板澆筑周期，避免圍護機構長時間敞開暴露，滿足狹小空間內深基坑支護要求。

4.2 優化論證地下干擾因素

從市政深基坑支護施工安全與進度主要影響因素來看，除地質條件外，還包括工藝管道、溢流井、蒸汽管道、綠化、道路、圍墻、管廊結構等[3]。

本控制系統采用西門子的PLC。西門子PLC在冶金、化工、印刷生產線等領域都有廣泛的應用。SIMATIC S7- 1200作為其中的一款緊湊型、模塊化的PLC，實現了模塊化和緊湊型設計，可完成簡單邏輯控制、高級邏輯控制、HMI 和網絡通信等任務。對于需要網絡通信功能和單屏或多屏HMI的自動化系統，易于設計和實施，且具有支持小型運動控制系統、過程控制系統的高級應用功能，功能強大、運行安全并且完全適合各種應用。

4.2.1 論證背景

某市政深基坑工程，位于正運營現狀水廠內，施工區域為東側深度處理區域，新建建構物超10 幢，地勢平坦，地下水埋深1.75～2.15m，①層為填土，土質一般，強度低，缺乏自穩能力，坍塌風險較大；②層為灰黃色粉質黏土，土質佳，自穩能力一般，厚度不均，局部夾砂，極易在基坑開挖擾動下坍塌；③層為灰色淤泥質黏土，含少量有機質，流塑，土質均勻；④層為灰色淤泥質粉質黏土，含少量腐殖物，流塑，土質不均。

4.2.2 論證實踐

確定地質條件后，分析工程關鍵線路上環境影響因素，工程正南側4.5 m 外有2 根DN1 000 地下工藝管道和1 座溢流井，對保護要求較高；工程西北側緊密貼合現狀市政道路，且現狀市政道路為唯一施工通道， 基坑支護對道路通行具有直接的影響。 現狀市政道路、圍墻之間為綠化帶，經濟價值較高，圍墻外側為DN300 架空蒸汽管道， 對保護措施要求較高；工程東側為另一管廊深基坑，管廊基坑深度較大，兩者之間相互影響，不確定因素較多。

4.2.3 工法確定

若采用水泥土攪拌樁重力式擋土墻支護模式， 需要統籌考慮2 個深基坑， 在2 個深基坑相互毗鄰位置設置1 道工法樁擋墻、圈梁。 同時遵循先深后淺的原則，先考慮深度較大的基坑，再考慮深度較淺的基坑，避免2 個深基坑同時支護對周邊環境的負面影響。 同時，根據周邊環境條件，選擇帶內支撐的圍護體系，深度較大的基坑內設置2 道φ609 mm×12 mm 內支撐， 圍護樁選擇2 排φ700 mm 雙軸攪拌樁代替三軸攪拌樁，樁內插入H 型鋼500 mm×300 mm×11 mm×18 mm@1 000 mm；深度較淺的基坑內設置1 道鋼圍檁支撐， 圍護樁選擇12 m長1 500 mm×200 mm 拉森鋼板樁，拉森鋼板樁與工法樁相互連接位置設置φ700 mm 雙軸攪拌樁，降低兩個深基坑之間的影響，確保深基坑支護期間周邊環境穩定性[4]。

在深基坑支護方式確定后， 考慮周邊地下環境高度復雜敏感，根據地下環境保護等級要求，選擇換支撐牛腿與鋼管斜換撐、保留局部角撐的方式。 后期支撐更換標準為工程地下底板、周邊混凝土填實度均超出設計強度的80%，且斜換撐進入尾聲，地下換撐牛腿及混凝土填實層超過設計強度的80%。在換支撐過程中，根據一級環境保護等級要求，設置2 道鋼管斜換支撐，斜支撐下方、底部混凝土牛腿緊密固定，斜支撐上方、壓頂梁緊密連接，鋼管內部則施加預應力，頂緊鋼管，完成因內支撐拆除而引發的應力傳遞， 規避敏感地下環境內深基坑支護內支撐更換時的地下空間變形， 并降低水平內支撐對結構頂板澆筑作業的影響，確保防水效果。 整個操作過程中，技術人員需要利用動態信息化技術， 依據2 次/d 的頻率監測深基坑圍護結構、周邊地下環境變形，全面記錄深基坑水平支撐拆除到地下頂板澆筑、外墻密實回填的整個過程，確定復雜敏感地下環境內深基坑換撐進入尾聲時基坑各側支護結構水平位移最大（一般為深基坑標高周邊）與位移變形速率處于可控范圍內，不存在深基坑圍護結構位移突然改變，整個深基坑開挖階段支護結構穩定有效，且市政深基坑施工現場整潔有序。

4.3 維護既有建筑基礎穩定性

毗鄰既有建筑時， 不支護狀態下基坑開挖會引發既有建筑基礎位置移動，造成基礎破壞，需要在深基坑與既有建筑交界位置進行支護， 常規水泥攪拌樁重力壩等自立式支護體系無法適應深基坑與既有建筑毗鄰空間， 既有建筑基礎與自立式支護體系之間相互沖突，阻礙支護過程，增強工期限制，甚至引發工程造價二次浪費問題[5]。 因此，在現場精準測量放樣后，可以探索毗鄰既有建筑空間內深基坑支護方法。 一般為鋼板樁支護方法， 鋼板樁結構為多節閉合鋼箱， 根據深基坑深度，沿著鋼板刀刃狀刃口逐一焊接為一體化結構鋼板樁壁，在鋼板樁內側壁從第一節鋼箱開始沿著長度方向經卡槽、 卡座設置若干抽吸管、高壓水槍（抽吸管等間距分布于相互毗鄰的高壓水管之間），最終連入抽吸端扁平結構吸入口。 同時，鋼箱內壁周長方向設置若干加強筋， 確保鋼板樁強度滿足設計強度要求。

4.3.1 加固既有建筑空間內部基礎

技術人員需依據平整度偏差小于或等于±20 mm 的標準，整平既有建筑與深基坑之間區域土地，整平后測量放線，準備加固既有建筑空間內部基礎。 在既有建筑空間內部基礎加固操作期間， 技術人員應先根據準確定位要求制作定位鋼板樁架，設定既有建筑基礎標高與鋼板樁底部標高一致，且上節、下節垂直度一定，再將小止口鋼板樁打設到深基坑與既有建筑基礎分界位置[6]。

在小止口鋼板樁打設后， 技術人員應采取澆筑混凝土封底操作， 在混凝土強度達到設計強度后經鋼板樁內壁抽水管抽出地下水，縮短混凝土養護時間，提高混凝土止水性能，滿足毗鄰既有建筑情況下深基坑高效率支護要求。 具體操作時，技術人員應通過成樁試驗設計水泥漿液水灰比 （水泥土試塊28 d 齡期無側限抗壓強度大于或等于0.5 MPa）， 利用規范配比的漿液澆筑既有建筑基礎墊層， 距離深基坑與既有建筑交界區域（一般在5 m 左右）內配置墊層鋼筋網片（一般選擇直徑大于或等于10 mm、 間距小于150 mm 的單層雙向鋼筋網片）與水平向拉桿接頭（應選擇直徑大于或等于10 mm、間距小于或等于1 000 mm 的水平向拉桿）。

需要注意的是， 在將預先設置鋼筋網片插入深基坑與既有建筑交界區域時，技術人員應優選大剛度材料，在鋼板樁施工結束后30 min 內插入，以克服深基坑鋼板樁剛度不足問題，保證內插鋼筋網片在成樁16 h 內完成，降低后期拔除鋼板樁難度。

4.3.2 加固雙拼槽鋼圍檁

技術人員可將雙拼槽鋼圍檁設置在鋼板樁側面， 借助拉桿先后穿越鋼板樁、圍檁中部預先留設孔洞，圍檁其中一個端部設置錨固端頭， 圍檁另外一個端部與墊層內拉桿鋼筋接頭連接，形成錨拉支護體系，對既有建筑基礎、既有建筑與深基坑之間基礎土方進行支擋保護[7]。 同時，施工既有建筑區域內基礎底板，確定底板穩固后，開挖低于既有建筑基礎底板的深基坑，進行深基坑外墻結構、底板加固處理。

4.3.3 拔出鋼板樁

待深基坑加固完畢后， 拔出前期設置的占用空間較小的鋼板樁并回收。 通過既有建筑基礎底板、深基坑之間鋼板樁的臨時設置， 可以規避既有建筑底板下樁基密集引發的深基坑支護體系操作空間不足問題以及深基坑開外引發的既有建筑基礎移位、破壞。

5 結語

綜上所述， 深基坑支護是影響市政施工安全與質量的主要因素，可以控制坑體變形，營造安全環境，提高工程效益。 面對空間狹窄、 地下干擾因素多、 毗鄰周邊建筑等施工難點問題，深基坑支護技術人員應綜合考慮基坑支護作業的臨時性、風險性、復雜性、重要性，根據作業規范選擇并實施深基坑支護技術，控制深基坑變形，確保深基坑工程安全推進。