淺議市政工程超長深基坑施工技術(shù)

張海波

【摘要】：隨著城市化建設(shè)步伐的加快，城市人口聚集形成的擁堵日趨嚴(yán)重，中心城市市政工程建設(shè)對(duì)地下空間的開發(fā)利用如雨后春筍般涌現(xiàn)。比如地鐵暗埋車站、城市下穿車行通道、海綿城市提倡的地下綜合管廊等，其基坑有著長度大、跨度大、開挖深度大、工期壓力大等特點(diǎn)，基坑施工的穩(wěn)定可控對(duì)周邊影響尤為重要，降排水、開挖支護(hù)及信息化監(jiān)測均有別于普通房建基坑，必須謹(jǐn)慎對(duì)待。因此市政工程超長深基坑施工技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、總結(jié)分析非常具有意義。本文根據(jù)所經(jīng)歷的實(shí)際工程案例（武漢市二環(huán)線XX地下車行通道，基坑長752m，寬29m，深12～16.5m；武漢市地鐵四號(hào)線XXX站，基坑長367m，寬25m，深17～25m；武漢市中央商務(wù)區(qū)XXX地下車行通道，基坑長544m，寬36～48m，深10～17m），對(duì)市政工程超長深基坑的特點(diǎn)、施工技術(shù)、施工控制、注意事項(xiàng)等進(jìn)行總結(jié)，為相似工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】：市政工程；超長深基坑施工；方法；控制；注意事項(xiàng)

【前言】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市政工程超長深基坑施工的應(yīng)用范圍正逐漸擴(kuò)大，其施工技術(shù)水平也日趨完善，新型的施工技術(shù)和工藝也在不斷開發(fā)中，由于超長深基坑施工本身具有較大的施工難度，因此施工單位要從組織和具體施工環(huán)節(jié)入手，加強(qiáng)施工質(zhì)量和技術(shù)管理，保證超長深基坑工程的施工效果。

1.市政工程超長深基坑特點(diǎn)

1.1單個(gè)基坑體量"激增"、形狀"個(gè)性化"

城市市政工程的建設(shè)，隨著地上空間建筑物的不斷增加，地下空間資源利用越發(fā)珍貴，基坑朝著又大又深的方向發(fā)展。受原有規(guī)劃設(shè)計(jì)缺陷及既有建（構(gòu)）筑物的影響，導(dǎo)致基坑的形狀復(fù)雜不規(guī)則，基坑狹長、弧形、緊鄰建（構(gòu)）筑物等問題對(duì)于基坑的設(shè)計(jì)、施工要求更高。

1.2支護(hù)方法種類多

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，新方法、新工藝、新材料、新設(shè)備不斷被使用，排樁、連續(xù)墻、有支撐、無支撐、降水、截水各有特點(diǎn)，地區(qū)差異各有不同，自主研發(fā)、國外引用、改進(jìn)創(chuàng)新，各種方法被廣泛使用。

1.3外部因素干擾大

在大中型城市內(nèi)建設(shè)市政工程， 特別是政府民生工程等，工期緊、任務(wù)重，為了趕工，無法遵循"開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖"的原則，增加了超長深基坑的施工風(fēng)險(xiǎn)。

1.4施工環(huán)境復(fù)雜化

首先，市政工程深基坑施工周期長、場地狹窄，從開挖到完成地面以下全部隱蔽工程，需要經(jīng)歷多次降雨、基坑周邊堆載及振動(dòng)變換頻繁，具有基坑安全度隨機(jī)性大，基坑風(fēng)險(xiǎn)突發(fā)性強(qiáng)等特點(diǎn)。其次，在特殊地質(zhì)條件下，深基坑的變化往往也不相同。例如在軟土環(huán)境中施工，由于地質(zhì)條件比較軟容易造成沉降和位移。同時(shí)在建筑深基坑施工時(shí)，一定要考慮到擾動(dòng)的影響，防止施工對(duì)周圍市政設(shè)施等產(chǎn)生影響。因此對(duì)基坑穩(wěn)定和位移控制的要求很嚴(yán)。

2.市政工程超長深基坑施工技術(shù)

2.1基坑支護(hù)

2.1.1支護(hù)形式

基坑支護(hù)是一種特殊的結(jié)構(gòu)方式，具有很多的功能。不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)于不同的水文地質(zhì)條件，因此，要根據(jù)具體問題，具體分析，從而選擇經(jīng)濟(jì)適用的支護(hù)結(jié)構(gòu)?；谑姓こ坛L深基坑"深、大、長"，以及城市中心施工環(huán)境復(fù)雜，對(duì)基坑穩(wěn)定性要求高等特點(diǎn)，基坑支護(hù)方式最常見的有排樁+錨桿、排樁+內(nèi)支撐、地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐。以武漢地區(qū)為例，市政工程超長深基坑支護(hù)多數(shù)采用：混凝土灌注樁+鋼（砼）支撐+止水帷幕、地連墻+鋼（砼）支撐、SMW工法樁+鋼（砼）支撐、拉森鋼板樁+鋼支撐。

2.1.2支護(hù)施工

基坑支護(hù)施工要綜合考慮工程所在地的地理?xiàng)l件、工程類型、基坑開挖規(guī)模、周邊環(huán)境、支護(hù)結(jié)構(gòu)等因素。基坑支護(hù)施工要注重支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，坑體變形，并根據(jù)周邊環(huán)境條件，控制變形在一定的范圍內(nèi)。控制的關(guān)鍵是基坑的穩(wěn)定性、地面變形及地下水的控制，并要根據(jù)實(shí)際情況適時(shí)地調(diào)整方案。前述各類支護(hù)形式的施工方法在國內(nèi)各大城市廣泛使用，施工技術(shù)已比較成熟，在此不多介紹。在進(jìn)行深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1） 隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，支護(hù)體施工時(shí)，要盡量減少支護(hù)工程施工產(chǎn)生的環(huán)境污染。

2） 施工場地周圍建筑物和地下管線往往限制了基坑的施工，施工時(shí)要充分考慮工程對(duì)周圍設(shè)施的影響，盡量不要影響這些設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，盡可能把影響降低。

3） 合理安排施工流程，使施工在有限場地和時(shí)間內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)順暢。人員、工序調(diào)度要高效。

2.2基坑開挖

2.2.1確定土方開挖方案過程中，須詳細(xì)分析周圍建筑物、構(gòu)筑物、交通要道、地下管線及地質(zhì)勘測報(bào)告等資料，根據(jù)不同土質(zhì)嚴(yán)格組織施工。對(duì)于膨脹土質(zhì)，不宜在雨季進(jìn)行開挖；對(duì)于軟土土質(zhì)，分層開挖深度不應(yīng)過大，應(yīng)嚴(yán)格遵守開挖原則。施工過程中，須嚴(yán)格控制挖土進(jìn)度及高差，施工過快極易破壞土體平衡狀態(tài)，削減土體抗剪強(qiáng)度，易導(dǎo)致土體快速滑移，造成坍塌事故。

2.2.2市政工程超長深基坑土方開挖有別于普通房建工程的方形（近似于方形或圓形）基坑采用的盆式開挖、中心島式開挖、放坡開挖等方法，城市市政工程超長深基坑多采用縱向放坡臺(tái)階式開挖或橫向側(cè)邊開挖，其開挖方法受場地及基坑自身?xiàng)l件影響，方法單一，開挖過程中動(dòng)荷載常常無法避開基坑安全距離，存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

縱向放坡臺(tái)階式開挖 橫向側(cè)邊開挖

2.2.3土方開挖原則

基于市政工程超長基坑的特點(diǎn)及開挖方式受限，其土方開挖必須嚴(yán)格按照"開槽先撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖"的施工原則。在開挖過程中應(yīng)做到 "豎向分層、縱向分段、中部拉槽、橫向擴(kuò)邊"的施工順序進(jìn)行，合理掌握"時(shí)空效應(yīng)"。

1） 市政工程超長深基坑具有狹長的特點(diǎn)，且主體結(jié)構(gòu)設(shè)有多條變形縫，為了滿足交通、材料周轉(zhuǎn)、節(jié)約投資等要求，應(yīng)根據(jù)交通要求、主體結(jié)構(gòu)型式和變形縫設(shè)置位置等情況采取分段施工。為了保證基坑安全，分段施工的端部加強(qiáng)和保護(hù)是關(guān)鍵。

2） 基坑開挖應(yīng)從上到下、從中間到兩邊依次進(jìn)行，在基坑豎向平面內(nèi)嚴(yán)格遵守"分層開挖"的原則，按規(guī)范要求進(jìn)行，嚴(yán)禁掏挖。

3） 土方開挖過程中，密切注意對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)，切實(shí)減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形位移及土體的不均勻沉降。

4） 施工過程式中，避免土方開挖機(jī)械對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中間臨時(shí)立柱碰撞破壞，機(jī)械不易清理的部位其土方由人工協(xié)助完成。

5） 基坑開挖和結(jié)構(gòu)施工期間，基坑周邊2m范圍以內(nèi)嚴(yán)禁堆載。并應(yīng)控制20m以內(nèi)的施工材料載荷不得大于20KPa。

6） 基坑開挖過程中須隨開挖隨支撐，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)位置及時(shí)可靠地設(shè)置鋼支撐，每一工況挖土及鋼支撐安裝、預(yù)加應(yīng)力時(shí)間不超過16小時(shí)，同時(shí)最后一道支撐以下挖土至墊層澆筑不超過24小時(shí)。

2.3基坑監(jiān)測

在施工過程中，通過對(duì)地面和地下建筑物、構(gòu)筑物各項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測，確切的反映建筑物、構(gòu)筑物及基坑的實(shí)際變形程度或變形趨勢，將結(jié)構(gòu)變形嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)限值之內(nèi)，保證既有建筑物和構(gòu)筑物的安全；監(jiān)測儀器、設(shè)備必須經(jīng)過國家計(jì)量鑒定部門鑒定并且鑒定合格后方可投入使用；所采用的測試手段必須是已經(jīng)被工程實(shí)踐證明是正確的、可靠的；監(jiān)測手段必須簡單易行，適應(yīng)現(xiàn)場加速變化的施工狀況；所采用的測試手段不能影響和妨礙結(jié)構(gòu)的正常受力或有損結(jié)構(gòu)的變形剛度和強(qiáng)度特征。測試方法不應(yīng)該是單一的，而需要采取多種手段、監(jiān)測多項(xiàng)內(nèi)容、設(shè)置多道防線的測試方案。

3.市政工程超長深基坑施工控制

3.1施工事前控制至關(guān)重要

在工程開工前，一定要詳細(xì)的研究分析施工圖紙、充分了解施工當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件等情況。制定具有針對(duì)性的施工方案。一個(gè)科學(xué)的、合理的、具有可行性的施工方案是工程順利組織施工的最基本的前提。

3.2施工過程中的施工控制

首先土方開挖期間所產(chǎn)生水的降排，在進(jìn)行施工降水的時(shí)候，必須要采取均衡降水，在這個(gè)過程中一定要時(shí)刻對(duì)基坑附近的地下管線、建筑物以及地表沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，防止意外的發(fā)生。其次是土方分層開挖過程中一定要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的步驟，"開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖"，將實(shí)際情況與科學(xué)合理巧妙結(jié)合進(jìn)行實(shí)施。第三是深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的控制。嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，支護(hù)結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土沒有達(dá)到要求的情況下一定不進(jìn)行下一道工序。建筑物深基坑施工過程中最為關(guān)注的是安全，一定要防止邊坡失穩(wěn)，施工過程中一定要嚴(yán)禁大型重型車輛在深基坑附近行走，及時(shí)清理深基坑周圍的土堆等荷載，防止因?yàn)閿_動(dòng)而造成坍塌。

3.3檢查驗(yàn)收和成品的保護(hù)

在施工過程中一定要關(guān)注質(zhì)量，對(duì)每一道工序一定要嚴(yán)格檢查，及時(shí)清除周圍的危險(xiǎn)，杜絕盲目施工。嚴(yán)格按照深基坑施工規(guī)范和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)組織好分部分工程的檢查和驗(yàn)收。對(duì)于已經(jīng)完成的工程要采取相應(yīng)的保護(hù)，防止產(chǎn)生擾動(dòng)或者破壞。

4.施工過程中注意事項(xiàng)

4.1基坑土方開挖原則在深基坑土方施工前，要詳細(xì)確定挖土方案和施工組織，并遵循"開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖"的原則。要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)、地下水位及周圍環(huán)境進(jìn)行必要的監(jiān)測和保護(hù)。如果有不允許任何沉降及水平位移的要求時(shí)，例如地鐵車站大廳、地下室重要設(shè)備設(shè)施等，必須滿足側(cè)向位移控制設(shè)計(jì)要求，對(duì)橫向支撐的安裝質(zhì)量要嚴(yán)格把關(guān)。支撐預(yù)應(yīng)力的施加要按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格計(jì)算控制。

4.2大面積深基坑開挖時(shí)間較長，容易引起邊坡失穩(wěn)許多邊坡在經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間后突然滑動(dòng)，與土的抗剪強(qiáng)度隨時(shí)問逐漸衰減的特性有關(guān)，加上場區(qū)排水不良，都對(duì)邊坡穩(wěn)定不利。此外，基坑邊緣堆料及棄土未及時(shí)清理，均會(huì)造成基坑失穩(wěn)事故。

4.3基坑長度、面積過大時(shí)，對(duì)底板混凝土采取分段邊挖邊澆筑要堅(jiān)持采用分層、分塊、均衡、對(duì)稱的方式進(jìn)行挖土。它不僅避免了基坑暴露期過長、基土易被浸濕或曝曬等質(zhì)量問題，還解決了厚大體積混凝土澆注技術(shù)上的困難，對(duì)穩(wěn)定基坑作用更大，它等于增加了一道橫撐，消除了土隆起的可能性。

4.4深基坑支護(hù)地下水處理深基坑工程的地下水處理， 主要是兩種形式，即排水或止水。采取哪種處理方式，需因地制宜，根據(jù)基坑周邊環(huán)境復(fù)雜程度而定。有些建筑物較為密集，且屬于瀕海地帶，原地貌多為灘涂，其地層情況一般為：上部多為人工填砂層（壓淤）和混有大小不一、含量不等的碎石、塊石的雜填土層，結(jié)構(gòu)松散，并且與地下水有水力聯(lián)系，而填土層之下的淤泥又是軟土層，從而給深基坑支護(hù)止水造成了困難。

4.5隨時(shí)觀察挖土與地裂之間的關(guān)系，當(dāng)發(fā)現(xiàn)挖土不凈或挖后隆起現(xiàn)象，必須停止挖土。如果出現(xiàn)地裂，可以判定邊坡的穩(wěn)定已達(dá)到極限平衡狀態(tài)，這時(shí)應(yīng)當(dāng)檢查降水是否達(dá)到預(yù)定位置，有無地下承壓水及管涌，支護(hù)樁是否傾斜，支撐是否有彎曲等問題。如果屬于深層滑動(dòng)，多屬坑底下淤泥被動(dòng)土壓力不足，可采用深層攪拌或旋噴法加固基坑下土層。如果屬于支撐撓曲，有壓曲的可能，則應(yīng)及時(shí)加固支撐，或增加墻后拉錨措施。如果發(fā)現(xiàn)承壓水，則可實(shí)行深層降水，但應(yīng)考慮對(duì)周圍建筑和公共設(shè)施的影響，否則宜采用早強(qiáng)水泥砂漿封底方法。施工單位應(yīng)及早做好設(shè)備材料準(zhǔn)備。當(dāng)遇到情況緊急時(shí)，可采用最簡單而有效的方法就是立即回填反壓處理，在任何情況下未處理完畢，不允許繼續(xù)挖土。

【結(jié)語】： 基坑支護(hù)屬于臨時(shí)工程，按照投資設(shè)計(jì)原則要求盡可能少的投入，在確定方案時(shí)，要根據(jù)工程的特點(diǎn)、基坑深度、地質(zhì)情況及周邊環(huán)境等進(jìn)行多種方案的比較。市政工程基坑與建筑基坑相比有其獨(dú)有的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在基坑狹長、基坑深度變化大、地下管線多以及交通影響大等方面，因此，市政工程超長深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工要根據(jù)其特點(diǎn)，采取合理的設(shè)計(jì)方案和施工措施。深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工，除了保證主要施工方法、施工工序的施工質(zhì)量以外，對(duì)一些細(xì)節(jié)處理必須給予足夠的重視，并提出可靠的施工方法和施工措施。如市政工程超長深基坑中分段施工、管線保護(hù)、泵房局部支護(hù)加強(qiáng)等細(xì)節(jié)的處理要處理得當(dāng)，才得以保證整個(gè)基坑工程的正常施工?；颖O(jiān)測是信息化的施工管理方法，是保證基坑工程正常施工的重要手段。在工程的施工過程中，設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測必須緊密配合，及時(shí)掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的變化及安全情況，隨時(shí)調(diào)整施工節(jié)奏，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，確?；影踩?。

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