浅议市政工程超长深基坑施工技术

张海波

【摘要】：随着城市化建设步伐的加快，城市人口聚集形成的拥堵日趋严重，中心城市市政工程建设对地下空间的开发利用如雨后春笋般涌现。比如地铁暗埋车站、城市下穿车行通道、海绵城市提倡的地下综合管廊等，其基坑有着长度大、跨度大、开挖深度大、工期压力大等特点，基坑施工的稳定可控对周边影响尤为重要，降排水、开挖支护及信息化监测均有别于普通房建基坑，必须谨慎对待。因此市政工程超长深基坑施工技术的经验教训、总结分析非常具有意义。本文根据所经历的实际工程案例（武汉市二环线XX地下车行通道，基坑长752m，宽29m，深12～16.5m；武汉市地铁四号线XXX站，基坑长367m，宽25m，深17～25m；武汉市中央商务区XXX地下车行通道，基坑长544m，宽36～48m，深10～17m），对市政工程超长深基坑的特点、施工技术、施工控制、注意事项等进行总结，为相似工程提供参考。

【关键词】：市政工程；超长深基坑施工；方法；控制；注意事项

【前言】：随着经济的发展，市政工程超长深基坑施工的应用范围正逐渐扩大，其施工技术水平也日趋完善，新型的施工技术和工艺也在不断开发中，由于超长深基坑施工本身具有较大的施工难度，因此施工单位要从组织和具体施工环节入手，加强施工质量和技术管理，保证超长深基坑工程的施工效果。

1.市政工程超长深基坑特点

1.1单个基坑体量"激增"、形状"个性化"

城市市政工程的建设，随着地上空间建筑物的不断增加，地下空间资源利用越发珍贵，基坑朝着又大又深的方向发展。受原有规划设计缺陷及既有建（构）筑物的影响，导致基坑的形状复杂不规则，基坑狭长、弧形、紧邻建（构）筑物等问题对于基坑的设计、施工要求更高。

1.2支护方法种类多

随着科学技术不断发展和施工技术的不断进步，新方法、新工艺、新材料、新设备不断被使用，排桩、连续墙、有支撑、无支撑、降水、截水各有特点，地区差异各有不同，自主研发、国外引用、改进创新，各种方法被广泛使用。

1.3外部因素干扰大

在大中型城市内建设市政工程， 特别是政府民生工程等，工期紧、任务重，为了赶工，无法遵循"开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖"的原则，增加了超长深基坑的施工风险。

1.4施工环境复杂化

首先，市政工程深基坑施工周期长、场地狭窄，从开挖到完成地面以下全部隐蔽工程，需要经历多次降雨、基坑周边堆载及振動变换频繁，具有基坑安全度随机性大，基坑风险突发性强等特点。其次，在特殊地质条件下，深基坑的变化往往也不相同。例如在软土环境中施工，由于地质条件比较软容易造成沉降和位移。同时在建筑深基坑施工时，一定要考虑到扰动的影响，防止施工对周围市政设施等产生影响。因此对基坑稳定和位移控制的要求很严。

2.市政工程超长深基坑施工技术

2.1基坑支护

2.1.1支护形式

基坑支护是一种特殊的结构方式，具有很多的功能。不同的支护结构适应于不同的水文地质条件，因此，要根据具体问题，具体分析，从而选择经济适用的支护结构。基于市政工程超长深基坑"深、大、长"，以及城市中心施工环境复杂，对基坑稳定性要求高等特点，基坑支护方式最常见的有排桩+锚杆、排桩+内支撑、地下连续墙+内支撑。以武汉地区为例，市政工程超长深基坑支护多数采用：混凝土灌注桩+钢（砼）支撑+止水帷幕、地连墙+钢（砼）支撑、SMW工法桩+钢（砼）支撑、拉森钢板桩+钢支撑。

2.1.2支护施工

基坑支护施工要综合考虑工程所在地的地理条件、工程类型、基坑开挖规模、周边环境、支护结构等因素。基坑支护施工要注重支护结构的稳定，坑体变形，并根据周边环境条件，控制变形在一定的范围内。控制的关键是基坑的稳定性、地面变形及地下水的控制，并要根据实际情况适时地调整方案。前述各类支护形式的施工方法在国内各大城市广泛使用，施工技术已比较成熟，在此不多介绍。在进行深基坑支护的设计和施工时应注意以下几点：

1） 随着人们环保意识的加强，支护体施工时，要尽量减少支护工程施工产生的环境污染。

2） 施工场地周围建筑物和地下管线往往限制了基坑的施工，施工时要充分考虑工程对周围设施的影响，尽量不要影响这些设施的正常运转，尽可能把影响降低。

3） 合理安排施工流程，使施工在有限场地和时间内运转顺畅。人员、工序调度要高效。

2.2基坑开挖

2.2.1确定土方开挖方案过程中，须详细分析周围建筑物、构筑物、交通要道、地下管线及地质勘测报告等资料，根据不同土质严格组织施工。对于膨胀土质，不宜在雨季进行开挖；对于软土土质，分层开挖深度不应过大，应严格遵守开挖原则。施工过程中，须严格控制挖土进度及高差，施工过快极易破坏土体平衡状态，削减土体抗剪强度，易导致土体快速滑移，造成坍塌事故。

2.2.2市政工程超长深基坑土方开挖有别于普通房建工程的方形（近似于方形或圆形）基坑采用的盆式开挖、中心岛式开挖、放坡开挖等方法，城市市政工程超长深基坑多采用纵向放坡台阶式开挖或横向侧边开挖，其开挖方法受场地及基坑自身条件影响，方法单一，开挖过程中动荷载常常无法避开基坑安全距离，存在较大风险。

纵向放坡台阶式开挖 横向侧边开挖

2.2.3土方开挖原则

基于市政工程超长基坑的特点及开挖方式受限，其土方开挖必须严格按照"开槽先撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖"的施工原则。在开挖过程中应做到 "竖向分层、纵向分段、中部拉槽、横向扩边"的施工顺序进行，合理掌握"时空效应"。

1） 市政工程超长深基坑具有狭长的特点，且主体结构设有多条变形缝，为了满足交通、材料周转、节约投资等要求，应根据交通要求、主体结构型式和变形缝设置位置等情况采取分段施工。为了保证基坑安全，分段施工的端部加强和保护是关键。

2） 基坑开挖应从上到下、从中间到两边依次进行，在基坑竖向平面内严格遵守"分层开挖"的原则，按规范要求进行，严禁掏挖。

3） 土方开挖过程中，密切注意对周边环境的保护，切实减小围护结构的变形位移及土体的不均匀沉降。

4） 施工过程式中，避免土方开挖机械对围护结构、中间临时立柱碰撞破坏，机械不易清理的部位其土方由人工协助完成。

5） 基坑开挖和结构施工期间，基坑周边2m范围以内严禁堆载。并应控制20m以内的施工材料载荷不得大于20KPa。

6） 基坑开挖过程中须随开挖随支撑，严格按设计位置及时可靠地设置钢支撑，每一工况挖土及钢支撑安装、预加应力时间不超过16小时，同时最后一道支撑以下挖土至垫层浇筑不超过24小时。

2.3基坑监测

在施工过程中，通过对地面和地下建筑物、构筑物各项指标的监测，确切的反映建筑物、构筑物及基坑的实际变形程度或变形趋势，将结构变形严格控制在标准限值之内，保证既有建筑物和构筑物的安全；监测仪器、设备必须经过国家计量鉴定部门鉴定并且鉴定合格后方可投入使用；所采用的测试手段必须是已经被工程实践证明是正确的、可靠的；监测手段必须简单易行，适应现场加速变化的施工状况；所采用的测试手段不能影响和妨碍结构的正常受力或有损结构的变形刚度和强度特征。测试方法不应该是单一的，而需要采取多种手段、监测多项内容、设置多道防线的测试方案。

3.市政工程超长深基坑施工控制

3.1施工事前控制至关重要

在工程开工前，一定要详细的研究分析施工图纸、充分了解施工当地的地质条件等情况。制定具有针对性的施工方案。一个科学的、合理的、具有可行性的施工方案是工程顺利组织施工的最基本的前提。

3.2施工过程中的施工控制

首先土方开挖期间所产生水的降排，在进行施工降水的时候，必须要采取均衡降水，在这个过程中一定要时刻对基坑附近的地下管线、建筑物以及地表沉降进行实时监测，防止意外的发生。其次是土方分层开挖过程中一定要严格执行相关的步骤，"开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖"，将实际情况与科学合理巧妙结合进行实施。第三是深基坑支护结构系统的控制。严把质量关，支护结构钢筋混凝土没有达到要求的情况下一定不进行下一道工序。建筑物深基坑施工过程中最为关注的是安全，一定要防止边坡失稳，施工过程中一定要严禁大型重型车辆在深基坑附近行走，及时清理深基坑周围的土堆等荷载，防止因为扰动而造成坍塌。

3.3检查验收和成品的保护

在施工过程中一定要关注质量，对每一道工序一定要严格检查，及时清除周围的危险，杜绝盲目施工。严格按照深基坑施工规范和验收标准组织好分部分工程的检查和验收。对于已经完成的工程要采取相应的保护，防止产生扰动或者破坏。

4.施工过程中注意事项

4.1基坑土方开挖原则在深基坑土方施工前，要详细确定挖土方案和施工组织，并遵循"开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖"的原则。要對支护结构、地下水位及周围环境进行必要的监测和保护。如果有不允许任何沉降及水平位移的要求时，例如地铁车站大厅、地下室重要设备设施等，必须满足侧向位移控制设计要求，对横向支撑的安装质量要严格把关。支撑预应力的施加要按设计要求严格计算控制。

4.2大面积深基坑开挖时间较长，容易引起边坡失稳许多边坡在经过相当长的时间后突然滑动，与土的抗剪强度随时问逐渐衰减的特性有关，加上场区排水不良，都对边坡稳定不利。此外，基坑边缘堆料及弃土未及时清理，均会造成基坑失稳事故。

4.3基坑长度、面积过大时，对底板混凝土采取分段边挖边浇筑要坚持采用分层、分块、均衡、对称的方式进行挖土。它不仅避免了基坑暴露期过长、基土易被浸湿或曝晒等质量问题，还解决了厚大体积混凝土浇注技术上的困难，对稳定基坑作用更大，它等于增加了一道横撑，消除了土隆起的可能性。

4.4深基坑支护地下水处理深基坑工程的地下水处理， 主要是两种形式，即排水或止水。采取哪种处理方式，需因地制宜，根据基坑周边环境复杂程度而定。有些建筑物较为密集，且属于濒海地带，原地貌多为滩涂，其地层情况一般为：上部多为人工填砂层（压淤）和混有大小不一、含量不等的碎石、块石的杂填土层，结构松散，并且与地下水有水力联系，而填土层之下的淤泥又是软土层，从而给深基坑支护止水造成了困难。

4.5随时观察挖土与地裂之间的关系，当发现挖土不净或挖后隆起现象，必须停止挖土。如果出现地裂，可以判定边坡的稳定已达到极限平衡状态，这时应当检查降水是否达到预定位置，有无地下承压水及管涌，支护桩是否倾斜，支撑是否有弯曲等问题。如果属于深层滑动，多属坑底下淤泥被动土压力不足，可采用深层搅拌或旋喷法加固基坑下土层。如果属于支撑挠曲，有压曲的可能，则应及时加固支撑，或增加墙后拉锚措施。如果发现承压水，则可实行深层降水，但应考虑对周围建筑和公共设施的影响，否则宜采用早强水泥砂浆封底方法。施工单位应及早做好设备材料准备。当遇到情况紧急时，可采用最简单而有效的方法就是立即回填反压处理，在任何情况下未处理完毕，不允许继续挖土。

【结语】： 基坑支护属于临时工程，按照投资设计原则要求尽可能少的投入，在确定方案时，要根据工程的特点、基坑深度、地质情况及周边环境等进行多种方案的比较。市政工程基坑与建筑基坑相比有其独有的特点，主要表现在基坑狭长、基坑深度变化大、地下管线多以及交通影响大等方面，因此，市政工程超长深基坑支护设计和施工要根据其特点，采取合理的设计方案和施工措施。深基坑支护的设计与施工，除了保证主要施工方法、施工工序的施工质量以外，对一些细节处理必须给予足够的重视，并提出可靠的施工方法和施工措施。如市政工程超长深基坑中分段施工、管线保护、泵房局部支护加强等细节的处理要处理得当，才得以保证整个基坑工程的正常施工。基坑监测是信息化的施工管理方法，是保证基坑工程正常施工的重要手段。在工程的施工过程中，设计、施工、监测必须紧密配合，及时掌握支护结构及周边环境的变化及安全情况，随时调整施工节奏，采取相应的技术措施，确保基坑安全。

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