市政工程常用基坑支护结构的类型及设计

2021-01-10刘振宇

河南建材 2021年8期

关键词：市政工程施工单位基坑

刘振宇

闽晟集团城建发展有限公司（361101）

0 前言

市政工程为城市基础设施建设工程，不仅可以保证人们生活与出行的便利，还对城市发展起到重要的作用。因此，市场工程选择适合的基坑支护结构，不仅可以保证市政施工的安全，还可以保证市政施工质量，促进城市基础设施建设的完善。

1 市政工程常用基坑支护结构类型及适用范围

基坑支护结构是为挖除建筑物地下结构范围内的土方，保证建筑物地下结构的顺利施工，保护基坑外侧既有市政道路、管线和建（构）筑物的安全而采取的围护结构、支撑结构、降水、加固、挖土与回填等工程措施的总称，包括工程勘察、岩土设计、施工、检测和施工期监测等内容[1]。

1.1 桩、墙式基坑支护结构

目前，市政工程桩、墙式基坑支护结构主要有钢支撑结构、灌注桩支撑结构等形式。

钢支撑结构可以分为传统钢支撑与预应力鱼腹式钢支撑两种。传统钢支撑采用钢管、H型钢、角钢等，作为基坑支撑材料来增强工程结构的稳定性，一般是呈十字交叉或平行布置形状。钢支撑在地铁、基坑围护方面被广泛应用，可回收利用，具有经济、环保等优点。部分钢管、H型钢支撑可通过液压千斤顶或自伺服加压端的方式施加预应力，以增加支护结构挡土强度，提高基坑稳定性。但传统钢支撑通常在现场安装焊接，安装质量难以保证，导致经常出现支护的基坑变形过大及坑壁坍塌等工程事故。此外，由于传统钢支撑布置较密，占用了大部分基坑的面积，导致土方挖运和地下结构施工困难，继而拖长施工工期，进一步影响到基坑的安全，降低了基坑的可靠性。许多地区发布地方规定，限制传统钢支撑的应用。

预应力鱼腹式钢支撑是一种采用高强材质型钢为支撑主材，并施加预应力的装配式钢支撑体系，适用于开挖深度一般、平面形状规则、狭长形的基坑工程。

灌注桩支撑结构可以分为全护筒灌装和压灌装两种形式。全护筒灌装采用全护筒内置螺旋叶片的双动力钻机下切割土体形成桩径，同时将护筒内土体原状取出，下钢筋笼浇灌或压灌混凝土后插入钢筋笼，拔出护筒后形成钢筋混凝土桩，尤其适合挤土影响较大的土层使用。这种灌装方式既可以保护环境，又具有不塌空、垂直精度高、质量可靠的特点，保证了基坑支护结构的安全性。压灌装继承了长螺旋钻孔压灌桩的优点，先采用专用螺旋钻具至桩底设计深度形成桩径，然后通过钻具中空管道由底向上连续高压泵注混凝土至桩顶，形成素混凝土桩。同时，利用螺旋叶片原状取出置换土，将整根钢筋笼振动插入形成钢筋混凝土灌注桩。这种灌装方式不仅可以保护环境，还可以帮助施工单位节约成本，降低施工单位的工程造价[2]。

1.2 实体重力式支护结构

实体重力式支护结构可以分为混凝土支持和高压旋喷桩两种。混凝土支持是指钢筋混凝土内支撑作为基坑内支撑的一种常见形式，通过现场立模浇筑钢筋混凝土梁、板结构，与基坑周边竖向围护结构形成整体，支撑梁形成桁架结构，并通过立桩作竖向支撑，具有刚度大、整体性好、布置灵活，适用于不同形状的基坑。但现场制作和养护时间较长，拆除工程量大，支撑材料不能重复利用。拆除过程中产生噪声、粉尘和垃圾，对环境保护极为不利。同时，由于支撑梁和板布置较密，支撑构件覆盖了绝大部分的基坑平面，给挖运土和地下结构施工带来很大困难，延长了施工工期，增加了施工成本。

高压喷旋桩是高压喷射注浆法的一种，是将带有特殊喷嘴的注浆管插入设计的土层深度，然后将水泥浆以高压流的形式从喷嘴内射出，冲击切削土体。土体与水泥浆搅拌形成混合浆液，形成连续搭接的水泥加固体。

1.3 组合式支护技术

组合式支护技术主要是根据市政工程地形、地质、环境等因素，采用多种基坑支护方式，以保证施工的安全性。如咬合桩支护技术采用笼式双层搅拌器的搅拌桩机施工固化土桩，再使用原状取土压灌混凝土桩机切割相邻固化土桩成孔，压灌混凝土并插入钢筋笼，形成咬合式基坑支护结构，具有止水和挡土双重作用。该技术可以彻底解决桩间土流失导致的渗漏及安全难题，具有固化土桩桩身均匀，强度和抗渗性高；咬合成桩切割垂直度高，对固化土桩影响小；施工速度快，造价低；止水效果好；无泥浆排放；杜绝塌孔现象，对周边影响小，适用于大部分市政工程基坑技术选择，有助于市政工程质量的提升。

2 市政工程基坑支护结构施工的要点

2.1 施工安全性

施工单位应当结合施工安全需求，做好基坑开挖前的探测工作，对施工地点进行地下结构的探测，并借助先进技术，进行地下结构的分析，做好基坑开挖前的准备工作，不仅保证了基坑开挖进度的安全性，还有助于提升基坑开挖的效率，为基坑支护结构施工提供良好的施工环境[3]。

2.2 挖掘深度的把控

施工单位在进行基坑挖掘的过程中，应当根据基坑施工质量需求科学把控挖掘深度，既要避免对地下土层造成破坏，也要控制挖掘量，严格按照施工图纸要求控制基坑底部标准高度，为后期市政建设工作的开展奠定良好的基础。

2.3 监管水平的提升

由于市政工程具有周期长、资金少、项目多的问题，做好市政工程的监督管理工作，不仅有助于合理利用市政工程施工过程中的资源，还有助于对施工工程质量进行保障。因此，在进行基坑挖掘的过程中，也应当提高监督管理水平，相关部门应根据基坑施工方案，定期监管基坑施工进度，不仅要合理化监测基坑挖掘过程中数据，还要根据施工地点地形变化情况，做好动态化监测管理，避免基坑挖掘的过程中出现坍塌的现象，保证基坑施工人员的生命安全。同时，相关部门也应当加强对基坑施工环境的监测工作，借助信息技术手段，对基坑施工周边环境进行监测，避免基坑施工中可能遇到的环境问题，保证基坑施工环境的安全，为后期基坑支护工作的开展，提供安全、良好的环境[4]。

3 市政工程基坑支护结构的施工处理

3.1 挖土、支撑施工

挖土、支撑施工是基坑支护作业的重要环节。因此，施工单位在市政工程基坑支护结构施工时，应当把控好挖土、支撑施工环节。一方面，施工单位在挖土过程中，应当做好探测工作，结合探测土层分析结果进行挖土，以保障挖土的科学性。另一方面，施工单位在进行支撑作业时，应该考虑基坑支护结构安全性，建设预留土台，从而增强土坑的能力，为基坑支护结构的建设提供相对安全的环境。此外，在进行第二层支撑作业的过程中，为了提高施工效率，保证支撑质量，施工单位可以在桩承台施工完毕后，将石渣、石粉等作为材料回填基坑，增强土坑的承重能力，为地下或基坑周边施工提供安全、稳定的环境，有助于市政工程质量的提升[5]。

3.2 钢板桩、钻孔桩施工

钢板桩施工需要在基坑现场进行施工，安装质量难以保证，导致经常出现支护基坑变形过大及坑壁坍塌等工程事故。此外，传统钢支撑布置较密，占用了大部分基坑的面积，导致土方挖运和地下结构施工困难，继而拖长施工工期，进一步影响到基坑的安全，降低了基坑的可靠性。许多地区发布地方规定，限制传统钢支撑的应用。因此，施工单位应当结合以往施工经验，借助科学技术与新式工艺，提出科学的解决措施，以降低钢板桩施工存在的危险性，既可以保证施工人员的安全，又可以保证施工进度的顺利进行。

钻孔桩的工艺原理是由空心钻杆内部通入泥浆或高压水，从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上流动，由孔口将土渣带出流人泥浆池。钻孔桩技术具有设备简单、操作方便、费用较低等优点，适用于小直径孔(直径小于800 mm)，但排渣能力较弱。因此，施工单位在应用钻孔桩技术时，应当对其排渣能力弱的缺点进行分析，结合实际施工情况，提出合理化的解决措施，保证基坑支护施工的安全。

施工单位在进行钢板桩、钻孔桩施工的过程中，应当结合排水工程需求，事先做好钢板桩或钻孔桩周边的排水布置工作，降低外部环境因素对于基坑支护的干扰，提升基坑支护结构质量。

3.3 回收、处理工作

随着市政工程的不断开展，施工单位需要在基坑支护目标完成之后，进行钢板桩的回收，做好建设资源的循环利用。因此，施工单位在进行钢板桩支护结构搭建的过程中，应当结合资源循环利用的原则，采用抗渗能力较强的材料进行基坑支护结构的搭建，降低施工环节雨水、土壤等因素对材料的侵蚀，保证后续材料的循环使用。此外，施工单位在基坑支护结构搭建的过程中，也应当做好排水结构的合理化设置工作，借助排水结构优化，对基坑支护排水工作进行合理化调整，保障基坑排水的正常进行，不仅降低了基坑支护结构现场管理的难度，还有助于市政工程建设工作的有序开展[6]。