市政工程施工中深基坑開挖支護關鍵技術

于來賓

杭州市路橋集團股份有限公司 浙江 杭州 310000

在社會高速發(fā)展下，我國市政工程數(shù)量不斷增多，人們對市政工程建設質(zhì)量提出更高要求。深基坑支護施工作為市政工程建設的重要組成部分，在施工過程中需注重深基坑支護工作，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題。由于深基坑開支護受地質(zhì)條件、土壤特性、水文環(huán)境等因素影響，對技術水平要求較高。因此，針對深基坑開挖支護關鍵技術的研究和探索具有重要的實踐價值。

1 工程概況

本工程為市政污水管道工程，位于多條道路環(huán)繞的區(qū)域內(nèi)，總長度約為6km。管道開挖深度在1.8m到4.5m之間，施工區(qū)域地下水位線較低，以燕山期花崗巖及白堊系泥質(zhì)粉砂巖為主，土層以第四系沖洪積層和坡積層為主。由于本工程總長度較長，且為污水管道工程，施工區(qū)域周邊涵蓋大量建筑物，需重點關注開挖過程中對周邊建筑穩(wěn)定性的影響。與此同時，由于地下存在燃氣、電力等管道，施工空間分布十分復雜，基坑開挖支護難度較大，因此本工程針對不同開挖深度及特殊工段采用針對性的開挖方案，確保管道施工安全。

2 基坑開挖支護關鍵技術

2.1 放坡開挖

放坡開挖是一種常用的基坑開挖方式，一般開挖深度2m以下，以確保基坑邊坡的穩(wěn)定性和安全性。放坡開挖主要應用在開闊場地。在進行放坡開挖施工時，以下幾個因素需要考慮：首先在進行放坡開挖前，需要進行詳細的地質(zhì)條件評估。根據(jù)巖性、土層特征、地下水位線等因素評估地質(zhì)條件的穩(wěn)定性，確定合適的邊坡傾斜度。根據(jù)地質(zhì)條件評估結(jié)果，結(jié)合工程要求和安全性要求，進行邊坡設計。邊坡設計應考慮土體的強度、穩(wěn)定性、侵蝕等因素，并遵循相關國家標準和規(guī)范。為了提高邊坡的穩(wěn)定性和安全性，設置邊坡防護網(wǎng)、噴錨支護、預應力錨桿等增加邊坡的抗滑和抗沖刷能力[1]。在施工過程中，進行實時監(jiān)測和控制，做好施工現(xiàn)場的保護措施。主要包括巖體和土體位移的監(jiān)測、地下水位的控制、排水措施的設置等，確保施工的安全進行。

2.2 板式支護開挖

在基坑開挖施工中，部分工段開挖深度小于2.0m，采用板式支護開挖方法。施工時，需要按照單段開挖不超過6m的原則，分段按序施工。每段開挖完成后，確保管道的施工質(zhì)量無問題并完成回填施工，方可進入下一段的施工環(huán)節(jié)。滿足板式支護施工條件的工段均按照此順序逐步推進工程。板式支護開挖時，需要自上而下順序進行開挖，并及時采取支護措施。確保模板擋土以及支撐頂部的緊密接觸。如果模板與后背土無法緊密接觸，需要向其中填灌砂。在基坑開挖期間，需要適時修筑排水溝，保障排水效率，減小水體對基坑施工的影響。

2.3 槽鋼支護開挖

槽鋼支護開挖施工主要運用在開挖深度2.0m到3.0m的工段。槽鋼支護主要通過安裝槽鋼來支撐土壤，防止邊坡塌方和地基沉降。槽鋼支護開挖施工步驟如下：（1）在實施槽鋼支護開挖之前，需要進行詳細的工程規(guī)劃和設計，確定槽鋼的尺寸、數(shù)量和安裝位置。并結(jié)合工程勘測數(shù)據(jù)制定相應的施工方案。（2）根據(jù)設計要求，將預制的槽鋼依次安裝在開挖邊坡上。槽鋼可以采用不同形狀和尺寸的型鋼，如H型鋼、U型鋼等，本工程采用H型鋼。安裝時需要確保槽鋼與土壤的緊密接觸，并正確設置連接件和固定設施，使槽鋼形成一個穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)。（3）在槽鋼安裝完成后，開始進行開挖作業(yè)。開挖過程中，應逐段進行，每次開挖一段后再進行下一段的安裝和開挖。在開挖過程中，需注意使用適當?shù)臋C械設備，控制開挖深度和坡度，以保證開挖的穩(wěn)定性[2]。（4）在開挖過程中，為了進一步加固土壤邊坡和防止坍塌，可以采用補充支撐結(jié)構(gòu)和添加填充材料的方式。

本工程施工過程中將基坑分為不同的節(jié)段，每個節(jié)段的長度一般為50m，具體長度會根據(jù)實際情況進行調(diào)整（詳見圖1）。槽鋼支護的施工可以采用單獨打入的方法。在每完成一根槽鋼的打設后，將其與前一根槽鋼進行焊接，確保整個結(jié)構(gòu)的牢固性。采用這種方式，可以逐步形成完整的槽鋼結(jié)構(gòu)體系。在槽鋼打設的過程中，需要利用儀器對槽鋼進行檢查，確保其安裝的位置和方向符合設計要求。如果檢查中發(fā)現(xiàn)明顯的傾斜現(xiàn)象，可以利用鋼絲繩拉住槽鋼的樁身，在邊拉的同時進行打設，采用少量多次的方式逐步糾正傾斜問題。當槽鋼打設到位后，需要使用安全吊鏈將圍檁固定在槽鋼的頂部，以防止圍檁脫落。

圖1 槽鋼支護開挖

2.4 拉森鋼板樁支護開挖

拉森鋼板樁支護開挖可用于各種土壤條件下的開挖工程，其原理是通過安裝和組合鋼板樁，形成一個連續(xù)的護壁結(jié)構(gòu)來支撐土體，防止土體塌方和地基沉降。拉森鋼板樁支護技術在本工程中主要應用在開挖深度在3m以上的工段中，其開挖要點與槽鋼支護開挖類似，即分段50m施工。

在開挖過程中，應及時設置內(nèi)支撐，在上部支撐工作落實到位后再進行下部的開挖。如果在開挖深度范圍內(nèi)存在中粗砂等強透水層，排水難度將明顯增加。在這種情況下，拉森鋼板樁支護方法也可以應用。此外，如果基坑深度較大且地下水位較高，設置鋼板樁是非常必要的，因為鋼板樁不僅可以作為支撐結(jié)構(gòu)，還兼具擋土、防水和防流砂的多重效果。在鋼板樁的施工過程中，會遇到較大的摩擦阻力。為了減少摩擦，可以刷涂黃油或其他潤滑油，起到潤滑的作用。第一層圍檁的安裝高度通常在距離地面約50cm處。對于現(xiàn)場設置的圍檁支架，要求具有良好的穩(wěn)定性。在施工過程中，盡可能采用靜壓法，以減小鋼板樁下沉期間產(chǎn)生的噪聲污染[3]。在拔樁過程中，可能會帶出較多的土壤，導致樁孔形成。因此，在拔樁后需要采用灌砂或灌水泥漿的方法進行回填。應用拉森鋼板支護開挖可應對強透水層、地下水位高以及多重支護效果的需求，有助于提高施工質(zhì)量。

針對鋼支護施工，依照工程設計測量值，在拉森鋼板樁上部焊接牛腿，使用汽車吊裝將圍檁放置于牛腿上，使H型鋼圍檁與鋼板樁壁緊貼，樁墻與H型鋼縫隙采用C20細石混凝土填實處理。鋼圍檁布置后其間使用圖2尺寸鋼管連接。鋼管內(nèi)部支撐安裝軸線偏差控制在10mm以內(nèi)，保證支撐鋼管和鋼圍檁連接緊密，如圖2所示。

圖2 拉森鋼板樁支撐結(jié)構(gòu)

2.5 特殊工段開挖支護

由于本工程長度較長，工況較為復雜，因此部分工段開挖支護需針對性設計。根據(jù)工程情況，特殊工段主要包括特殊井開挖支護施工、堅硬巖層工段開挖支護施工。

針對特殊井開挖支護施工，主要關注檢查井、截流井、交匯井。（1）檢查井施工。檢查井是用于監(jiān)測、檢查管道、電纜等系統(tǒng)的狀態(tài)和運行情況的設施。在檢查井的開挖支護施工中，要根據(jù)具體的設計要求選擇合適的支護方式。通常可以采用鋼板樁和支撐桿的組合形式來支撐井口周圍的土體，確保開挖的穩(wěn)定性。同時，還需考慮到檢查井的邊緣結(jié)構(gòu)和入口設施的安裝，確保其具有良好的功能和使用性。（2）截流井施工.截流井主要用于截取和排除地下水的結(jié)構(gòu)，常用于防止基坑周邊和施工現(xiàn)場的地下水涌入。在截流井的開挖支護施工中，需要首先進行詳細的水文地質(zhì)勘察和水文地質(zhì)分析，以確定地下水的水位、流動方向和水量等信息，在此基礎上設計合理的截流井支護方案。通常情況下，可以采用鋼板樁和支撐桿組合的方式來穩(wěn)定開挖面，同時進行接管和截流設施的安裝工作，確保截流井的正常運行。（3）交匯井施工。交匯井主要用于匯集多條管道或渠道的結(jié)構(gòu)，常用于污水、雨水的集中排放和分流。在交匯井的開挖支護施工中，需要根據(jù)設計要求選擇合適的支護形式。一種常用的支護方式是采用預制混凝土構(gòu)件作為井身結(jié)構(gòu)，并輔以鋼板樁或支撐桿進行邊坡穩(wěn)定。同時，還需要考慮到入口和出口的接管設計和施工，確保交匯井的功能完善和通暢。在特殊部位的開挖支護施工中，需要充分考慮到地質(zhì)條件、工程要求和環(huán)境因素，合理選擇支護方式和設施，確保施工的安全性和有效性。

針對堅硬巖層地質(zhì)條件下的開挖支護施工，無法使用槽鋼與鋼板樁施工技術，原因是無法打到設計位置。目前，常用的堅硬巖層地質(zhì)條件施工方法有如下幾種：鉆孔爆破技術、鉆爆破排水技術、鉆孔套管技術、液壓劈裂技術、錨桿錨噴技術等。考慮工程實際情況，本工程采用螺旋鉆機引孔灌砂插入。在施工前，通過現(xiàn)場勘察確定巖層情況。首先對可開挖的表層土體進行放坡處理，保持基坑上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并營造更安全的施工環(huán)境。考慮到巖層本身具有穩(wěn)定性的特點，可以采用先開挖后支護的作業(yè)方法。在實施作業(yè)時，可以選擇使用風鎬或鑿巖機等設備進行作業(yè)，由專員操作。同時，要及時觀察巖層的實際特性，并了解巖層的變化情況，以便能夠靈活調(diào)整作業(yè)參數(shù)。當開挖作業(yè)結(jié)束后，再進行槽鋼的設置，形成支護結(jié)構(gòu)。在面對硬度較大的巖層時，先進行開挖作業(yè)便于觀察和評估巖層的實際情況，從而選擇合適的支護措施，保證施工進展順利，同時確保施工安全和質(zhì)量。

3 結(jié)束語

綜上所述，本研究結(jié)合市政污水管網(wǎng)工程對基坑開挖支護關鍵技術進行探討。本工程牽涉區(qū)域廣泛，且施工區(qū)域周邊建筑物較多、水文地質(zhì)環(huán)境復雜。因此基坑開挖支護施工中針對不同工段及開挖深度采用了不同的基坑開挖支護技術，在保證工程質(zhì)量的同時，也降低了工程造價。由于本工程具有典型性與代表性，可為同類工程提供參考。