市政工程深基坑支护的难点与解决措施

江满意

0 引言

随着我国城市化进程的加快，更多的市政工程项目建设纷纷开展，更加复杂的施工条件对深基坑施工造成了诸多困难和挑战，因为市政工程项目施工环境的变化，以及对于工程施工建设的更高要求，需要优化开展市政工程深基坑施工。而结合当前市政工程深基坑支护的施工情况来看，施工过程中难点依然存在，深基坑施工质量的提升策略依然是当前市政工程施工建设的重点，因此，有必要就如何做好市政工程深基坑施工进行深入的研究与探讨，实现市政工程施工质量的提升。

1 市政工程深基坑施工的特点

市政工程深基坑施工具有自身特点。

第一，深基坑工程施工具有临时性。结合当前深基坑工程施工的实际情况来看，深基坑工程大多为临时工程，安全储备相对较小，造价相对较高，让很多建设单位不愿投入大量的人力、物力、财力强化深基坑工程施工，导致深基坑工程施工面临较大风险，一旦发生事故，往往造成严重的经济损失和恶劣的社会影响[1]。

第二，深基坑工程具有区域性特点。深基坑工程施工的区域性很强，不同地域的岩土性质、地下水埋藏条件差别较大，让深基坑工程施工过程中勘查所得数据的离散性差距较大，难以真正实现监测数据的高精准度，要求深基坑工程施工支护工作的开展坚持因地制宜，真正做到具体问题具体分析，实现支护质量的优化与提升。

第三，深基坑工程施工具有综合性特点。深基坑工程并非单一学科工程，而是一门交叉性学科，其中涉及土力学稳定性课题，变形、渗流等其他结构力学内容，要求工程施工中将不同学科内容融入其中，考虑施工的时空效应和施工工艺的可操作性，充分认识深基坑工程施工的综合性，对工程施工的开展予以高度重视。

第四，深基坑工程施工具有时空效应特点。基坑的稳定性和变形与基坑的深度、基坑平面形状具有紧密关系，随着基坑开挖深度的加剧，深基坑的支护结构压力日渐增强，并随着时间的变化，蠕变将降低土体强度，造成基坑的稳定性降低。因此，要结合具体的深基坑工程施工特点，从时空效应考虑深基坑施工中的支护结构变化，做好深基坑施工质量的把控。

第五，深基坑工程施工具有环境效应特点。深基坑工程施工会对周边的环境造成影响，这是深基坑工程施工的环境效应具体体现。基坑开挖过程中会导致地下水位的变化，也会造成应场力的改变，土壤中原有的天然应力得以释放，造成基坑周围的建筑物出现不同程度的拉应力，导致某些部位出现应力集中，作为地基土体发生变化，相邻的建筑物、构筑物和市政管线产生不同程度的变化[2]。

2 市政工程深基坑支护的难点

2.1 降水排水处理不当

降水排水是城市市政工程及深基坑支护工作面临的首要问题。市政工程深基坑施工需要做好降水排水处理，从某一个角度来说，只有做好降水排水处理才能真正实现市政工程质量的提升。降水排水处理技术一旦应用不当，将会造成支护挡土结构破坏，深基坑支护力量不足，降低地表承载力，致使深基坑施工过程中诸多安全问题发生。从当前市政工程深基坑工程支护施工实际情况来看，降水排水技术的应用依然是工程施工建设的重点，加上当前所采用的轻型或喷射井点等降水处理方式，容易导致市政工程降水排水难以达到预期标准，降水速度过快的情况下既容易导致地面沉降，也导致环境和水质遭到严重破坏[3]。

2.2 施工结构不尽合理

施工结构是市政工程深基坑支护施工的重要组成部分，需要在支护施工过程中予以高度重视并强化管理。但就目前的施工情况来看，支护施工结构依然存在一些问题，其中一部分原因在于前期施工中现场施工人员对于支护结构的认识有所不足，施工人员的专业性有所不足，未能就施工区域予以充分认识，地下水位、土质情况认知不足，加上深基坑支护的时效效应特点，导致支护结构难以满足深基坑支护需要。另一部分原因是深基坑施工过程中，钉墙和锚杆作为常用技术，需要专业处理及协作，需要充分考虑土层结构，一旦发生土质残留、处理不清的情况，就会导致后期注浆作业质量下降，不仅影响施工质量，而且会导致施工成本的浪费。

2.3 图纸施工准确度偏差

不同深基坑支护施工有所不同，每一个深基坑支护施工都具有自身独特性，要求深基坑支护施工过程中严格依照制作的图纸进行。深基坑支护施工图纸往往经过专业人员监测、勘测、绘制而成，图纸的绘制往往融入了对该区域的地形地貌、水文地质、建筑环境等综合考量，依照图纸施工才能保证深基坑支护施工的质量。而结合当前深基坑支护施工的实际情况来看，很多时候深基坑支护施工与图纸的绘制存在一定偏差，主要因为很多时候施工单位或施工人员对于图纸的了解程度不够，加上对于周边环境、水文地质、地形地貌了解不够，深基坑支护专项计划的科学性和实用性偏差，让深基坑支护施工的稳固性有所欠缺。

3 市政工程深基坑支护难点解决策略

3.1 做好降水排水施工

排水降水是深基坑支护施工中遇到的常见问题，降水排水不足将会影响深基坑支护结构和支撑力，导致土质结构变化。为了更好开展深基坑工程施工，支护施工过程中需要注意地下水的影响。基坑开挖过程中，需要充分考虑地质条件，详细了解现场的施工位置，并在必要情况下建造排水沟和集水井，发挥排水作用，以降低地下水位。支护施工技术对于排水降水也会产生影响，需要做好支护施工技术更新，避免延续传统抽水作业形式，应用止水施工技术，保证基坑边坡干燥，防止地下水沉降造成的基坑结构变形，从而避免地下水渗透，达到更好的施工、排水、降水效果[4]。

3.2 合理施工结构

深基坑支护施工包括多种类型，钢板桩、深层搅拌水泥桩、自然放坡、土钉墙、灌注桩、地下连续墙、锚杆等都是其中重要类型和组合，不同的施工情况可以结合不同需要选择应用，精准选择最佳的支护结构，保证施工的可靠性与牢固性。同时，深基坑支护结构的选择还需要做好施工场地的勘察，充分考量基坑深度，充分研究水文地质条件，综合监测降水排水条件，清晰了解附件环境、管线布局等，在这些基础上再进行支护结构的选择，保证深基坑支护结构与深基坑施工的开展相吻合，保证支护结构具有稳固性和牢固性[5]。

3.3 精准图纸施工

深基坑支护施工开展需要保证与图纸的一致性与精准性，无论图纸绘制，还是深基坑支护施工开展，都需要保证环境的契合性，使深基坑支护施工满足施工要求。首先，图纸绘制前需要安排专业人员到达现场详细了解施工区域，对地质条件进行全面考察，科学收集相关数据。选择深基坑支护结构时需要由施工单位安排专业人员进行，坚持实事求是的原则，保证支护结构的性能和质量。对于现场基坑较深的区域则需要在围护结构前提下施工，做好排除处理，保证力学效果最佳，以实现更好的施工成效。

3.4 其他

市政工程深基坑支护施工除需要解决以上难点问题外，还需要做好土钉支护技术的应用。首先，土钉支护技术是对土丁和土体之间摩擦力的利用，在深基坑附近坡地利用土钉对土层起到固定作用。为保证土钉支护技术效果呈现，需要确定土钉墙施工位置，尤其拐角位置需要挖土施工法进行放样作业，以保证土体稳固。施工单位还可通过分层法的运用就沟槽进行开挖，并做好沟槽宽度的把控，一般情况下不超过6m，再依照施工设计进行，避免出现超挖的情况。土钉制作时还需做好钢管的适当选用，在管内打出梅花形孔洞，一般情况下，孔洞间距在300～500mm 之间。

完成上述步骤后，施工单位还需进行注浆和拔管，于口部高压注浆完成封口，此过程需要注意做好压力恒定和工作流量的把控。深基坑土层挖掘完成后，施工单位还需对钢筋网进行喷射，一般情况下喷射厚度不超过100mm，如发生涌水则必须注浆封堵，避免水流对作业造成严重危害。

4 市政工程深基坑支护案例分析

4.1 工程概况

江苏省徐州市预开展一项市政公路快速改造工程项目，该项目的起始点为南岗立交（三环北路与三环西路交叉处），沿着当地S322 国道老路向北，依次下穿郑徐客专、夹北铁路，于庞夹路北侧起桥，与腾飞路交叉，跨越拾屯河后与时代大道交叉，沿老路穿越九里湖国家湿地继续北上，跨越华美热电公司专用铁路线后，依次与振园路、人民路交叉，路线继续向北，在彭城互通北侧落地，下穿京台高速后接现状道路，终于京台高速北侧约440m 处，路线全长约9.37km。在该公路改造项目中，某施工单位负责徐丰公路（涉铁段）区域的改造施工。该施工地段位于江苏省徐州市的港务区中心，按照施工设计方案的要求，起点里程为K3+015～K3+663，深基坑施工长度为648m，施工范围主要包括地面辅道道路、主线高架桥梁、辅道下穿主体工程、铁路设备设施迁改工程、排水泵站工程。

4.2 深基坑支护施工

4.2.1 工程概况

该工程为徐丰公路快速化改造工程XFKSH-SG1 标（涉铁段），位于江苏省徐州市港务区，如图1 所示。

图1 管道基坑支护方式

4.2.2 施工工艺及流程

施工围护桩→浇筑冠梁→基坑开挖前20 天降水→分层开挖至第一道支撑以下0.5m →安装第一道钢支撑→分层开挖至第二道支撑下0.5m →安装第二道钢支撑→分层开挖至基底、混凝土垫层→施工底板与侧墙防水层→地道底板施工及0.5～1.0m侧墙→施工第二道支撑以下0.3m 侧墙→拆除第二道钢支撑→施工第一道支撑以下0.3m 侧墙→拆除第一道支撑与冠梁→施工剩余侧墙。

4.2.3 围护结构钻孔灌注桩、抗拔桩及格构柱桩施工

在本工程案例中涉及的辅道U 槽基坑和框架箱涵基坑围护结构、U型槽及框架涵防浮结构、基坑内的格构柱桩等施工活动，均采用钻孔灌注桩。其中，地面辅道U 槽段东西两侧采用单排φ1.2m钻孔桩围护，庞庄铁路南北两侧采用双排φ1.2m隔断桩，钻孔桩间距均为1.4m；框架箱涵基坑围护结构采用双排φ0.8m树根桩，间距1m；基坑内格构柱桩采用φ0.85m 钻孔桩。在该工程中的U 型槽及框架涵防浮结构均采用φ0.8m 钻孔灌注桩设计。侧围护桩、隔断桩、抗拔桩、格构柱桩均采用旋挖钻机械成孔，采用长护筒跟进施工工艺；西侧围护桩采用正循环钻泥浆护壁成孔，钢筋笼缩短为6m 一节。

4.2.4 深基坑降水施工方案

通过降水及时疏干开挖范围内土层的地下水，有效降低被挖土体的含水量，使其得以固结，提高土体强度和自稳性，防止开挖面土体失稳、基坑涌水。

第一，坑内疏干降水计算分析。为确保基坑顺利开挖，需降低基坑开挖深度范围内的土体含水量，本工程需要疏干基坑开挖面范围内的潜水。基于现有场地地质条件和水文条件，并根据本工程基坑围护结构的设计情况，本降水设计方案采用管井进行基底以上和基底附近潜水的降水。

由于管井的特殊结构，将土层中自由水充分吸取，汇集于管井之中，由管井内水泵排出；同时土体由于自由水充分排出，在重力作用下，土体孔隙比减小，提高了土体强度，对工程施工安全和环境保护均十分有利。

开挖至坑底施工底板时，在井点管位置设置底板泄水孔，然后拆除井点管，待顶板覆土后方可封孔，泄水孔每200m2设置一个。

根据工程地质及水文地质条件，结合工程实际，采用基坑内混凝土管井降水法施工，因承压水对本工程施工影响不大，故不设降压井。本基坑底以下主要为粉土夹粉至黏土和淤泥质黏土层，渗透性较小，水位较低。井点埋设深度 L=h+6m（h-基坑深度）。管井成孔直径800mm，井管采用600mm预制无砂管，地面以下 2m 范围内应用粘土填实。采用 4～8mm 填砾作为滤水层，同时采用细砂窗网布包缠滤水管，防止砂粒流失。沉砂管长 1m，在降水过程中，起砂粒的沉淀作用，下端用中心开孔φ10mm 的 10mm 厚钢板焊接封底，基坑施工期间保持坑内水位在基坑底1m。

第二，基坑中集水井和集水沟设置。土方分层开挖过程中，在基坑中间部位设置集水沟和集水坑，收集基坑侧壁渗水和土体渗水，开挖过程中截水沟尺寸400mm×300mm，从高处往低处排，在低处设置集水井，集水井尺寸400mm×500mm×800mm。集水井水通过潜水泵抽排出基坑外，然后排入雨水排水管网。开挖至基坑底后，在基坑底部设置集水沟和集水井，收集基坑侧壁和土体渗流水，坡道位置的集水沟顺着坡道流向基坑低处，平直段集水沟坡度按0.3%设置，集水沟尺寸200mm×300mm；垫层施工前集水沟内铺填中粗砂，集水井内保证能进行正常抽排水，底板结构施工时将集水井内水抽干后填入200mm 中粗砂后立即进行底板混凝土浇筑。

5 结论

深基坑支护施工技术对于市政工程建设质量具有重要影响和作用，也是市政工程建设优化所需要考虑的重要内容。虽然相比较前些年，深基坑支护施工质量已经得到极大程度的提升，但其中存在的问题以及施工难点依然是深基坑施工检查工作需要考虑的重要内容，做好支护施工开展，强化支护施工策略，做好降水排水施工、合理支护施工结构、精准图纸施工才能从根本上保障深基坑支护效果与预期相吻合，让深基坑支护施工结构和力量满足工程施工建设需要。随着人们对于深基坑工程支护施工的关注和重视，深基坑工程支护施工质量将会得到质的飞跃。