市政工程深基坑施工的技术难点及分析

左佳

合肥工大建设监理有限责任公司 230001

引言

深基坑是为安全施工地下结构而形成的一种临时结构，是地下空间开发的先导条件，比如地下停车站、地铁车站的建设、市政综合管廊的开发及城市地下综合体的开发等都是建立在深基坑的基础之上。

深基坑理论上是指开挖深度超过5m（含5m）的地下空间，其基坑工程主要包括基坑支护体系与土方开挖，在地下工程施工完成后就不再需要，属于临时结构，但具备很强的区域性、时空性和综合性。

深基坑施工是一项施工时间长、工作量大、施工难度大、技术要求高、精细化要求高的大型工程，且受水文、地质、地下管线、地下及周边构筑物等不确定因素制约，甚至开挖形状、面积和深度都会带来很大的风险。

因此需要合理制定施工方案，结合科学技术手段及施工过程中发现的实际土层结构等，有效的针对深基坑施工中遇到的难点进行分析并解决，从而保障深基坑施工的进度质量安全，为后续市政工程施工打下坚实基础。

1 深基坑的特点

1.1 深基坑具有很强的区域性

在黄土地基、砂土地基、软黏土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中，基坑工程差异性很大，有着非常明显的区别。即使是在同一个城市里的不同区域，土质特征或岩层结构等都有可能存在着很大的差异。

正是由于岩土性质、地质条件和水文条件等的复杂性、不均匀性以及不确定性，往往造成勘察单位得到的数据离散性很大，难以准确代表土层的整体情况。同时由于深基坑相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的位置、抵御变形的能力、重要性以及周围场地条件也会对深基坑造成很大的影响[1]。

因此，深基坑开挖要因地制宜，结合地区具体情况具体应用，具体问题具体分析，而不能简单地完全照搬外地的经验。

1.2 深基坑具有较强的时空性

深基坑设计过程中，要注意深基坑工程的空间效应。特别是针对具有较强蠕变性的软黏土等，作用在支护结构上的土压力随时间变化，蠕变将使土体强度降低，甚至因支护结构的影响都有可能对土压力造成明显的影响，甚至只是土壤重量的变化，使土坡稳定性减小，而让土坡的稳定性遭到破坏。

深基坑施工开挖形成的深度和平面的形态等情况的不同，会在一定程度上对基坑支护结构的稳定性造成影响并使其发生形变。

所以在深基坑开挖过程中，必将引起周围地基中地下水位变化和应力场的改变，导致周围地基土体的变形，对相邻建筑物、构筑物及市政地下管网产生影响，影响严重的将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的安全与正常使用，同时大量土方运输也对交通产生影响。

1.3 深基坑具有超强的综合性

深基坑开挖周期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常常经历多次降雨、周边堆载、振动等许多不利条件，安全度的随机性较大。

深基坑开挖深度大，工程量比浅基坑增加很多，对基坑变形以及基坑周围环境的变形影响巨大。

深基坑开挖工程量大，对土体中原有天然应力的释放也大，使基坑周围环境的不均匀沉降加大，使基坑周围的建筑物出现不利的拉应力，地下管线的某些部位出现应力集中等。

2 深基坑施工的技术难点

2.1 水文、地质条件复杂

深基坑设计过程中，为了保证其设计的合理性，必须要结合水文、地质条件，针对土体进行取样分析，地质结构本身就具备一定的多样性以及不稳定性，导致土体取样分析的质量和准确度就存在一定缺陷，甚至出现取样参数数据和施工图层的参数不符的现象发生，进而致使数据的偏差，与地质环境无法匹配。

深基坑施工过程中，主要是以土压力和自身的承重能力来进行区别与评测。深基坑施工建设地段的水文、地质条件复杂，基于建设地段土质在横纵方向上存在的较大的土质差别，一般建设地段在开挖过程中，水平方向的开挖面积比较大，水平方向上土质会出现比较大的差别，同时随着挖掘深度的增大使得地质条件在竖直方向上有很大的差别，从而导致深基坑施工由于水文、地质条件参差不齐而受到严重的影响。

在实际施工过程中，因地质环境和其内部岩层结构的多变，导致土压力的大小差距过于严重，导致整个深基坑支护工作的不稳定性以及难度加大。

对于土壤内部的含水率以及摩擦力等条件都会受到外界环境的因素影响进而产生变化，即使是在相同的时间段，地质结构也并非始终不变的，只是变化过于微小，难于观察。

2.2 地下及地上周边建筑物影响较大

随着城市的发展，城市逐渐向地下空间延伸，地铁、隧道、地下商场等公共建筑物不断涌现；同时城市中的建筑物比较多，包括居民楼、写字楼、公共设施等重要的建筑。深基坑在开挖过程中土层的整体结构会遭到破坏，对周边建筑物的稳定性会造成一定的影响，甚至可能会导致周边建筑物出现沉降等问题。同时城市地下管线铺设比较复杂，在深基坑的施工建设过程中，会严重阻碍施工的正常进行[2]。

3 深基坑施工的技术分析

3.1 深基坑施工的前期准备

深基坑施工的前期准备工作要对施工周边环境的勘察分析和调查工作。

首先要做好工程周边的环境信息进行调查与收集，地质底层信息、土壤岩体信息以及地段土层的勘测工作，结合土层结构特征，合理选择深基坑施工技术，并且利用这些信息来作为深基坑支护技术及结构设计的主要依据。其次要找到市政相关部门了解地下管线铺设具体情况，包括地下管线的铺设面积以及铺设的具体深度等。再次针对周边建筑物及地下管线，采取适当的支护、加固和保护措施，做好实地考察工作，更要注意开挖过程中遇到地下水的问题，提前做好防护措施，避免在施工过程中带来不必要的破坏和损失。同时须组织专家对施工方案进行论证并要求专家提出明确的结论，在论证评审报告上签字，只有经专家论证通过后方可进行施工。

深基坑开挖前须由专业队伍对基坑支护结构和周边环境（道路路面、民房建筑等）进行监测，定期进行位移、沉降观测。

3.2 深基坑施工的基坑支护

深基坑施工最重要的一点是提高地基稳定性，从根源上为市政工程的稳定开展和后期应用提升安全保障。而深基坑支护的综合技术水平是决定地基稳定性的主要条件，最重要的首先是要保证周边环境的安全，然后再充分考虑建筑物自身的安全，因此在深基坑施工必须做好支护工作。

从技术角度上讲，支护方案的选择不仅要求保证边坡的稳定，而且要满足变形控制的要求，以确保基坑周围的建筑物、道路等的安全。

基坑支护形式的合理选择，是基坑支护设计的首要工作，应根据地质条件，周边环境的要求及不同支护形式的特点、造价等因素，通过综合评判来加以选择。

选择深基坑支护形式时，要遵循安全和有效利用的原则，要充分考虑场地实际情况、水文及地质条件、工程实际情况等诸多因素，还要有针对性地选择适宜的支护形式，选择时不仅要对每种支护形式的特点进行全面了解，同时还要与工程结构、周围环境及地质情况有效结合，在有效地缩短施工工期的同时，还能够在不破坏地质结构的情况下对深基坑进一步巩固，确保深基坑施工的顺利进行。

当地质条件较好，周边环境要求较宽松时，可以采用柔性支护，如锚喷支护、土钉墙等；周边环境要求较高时，应采用较刚性的支护形式，以控制水平位移，如排桩或地下连续墙等。

当地质条件较差，周边环境要求较高时，如采用锚杆容易造成周边土体的扰动并影响周边环境的安全，故应采用内支撑形式为好；

当地质条件特别差，基坑深度较深，周边环境要求较高时，可采用地下连续墙加逆作法这种最强的支护方式。

深基坑支护结构的主要作用是挡土，使基坑在开挖和基础施工的全过程中能安全顺利地进行，并保证对临近建筑、公共设施和周边环境不产生危害。所以深基坑开挖前还必须对支护结构的质量进行检测，检测合格后方允许开挖[3]。

3.3 深基坑施工的降排水

深基坑施工过程中，为保证施工安全和减少基坑开挖对周围环境的影响，当基坑开挖深度内存在饱和软土层和含水层或下部承压水对基坑底板产生影响时，或造成地下水渗入坑内，土方边坡易形成塌方，而且当地基被水浸泡，土方开挖工作也难以继续进行。

合理设置防渗墙，可以防止基坑坡面和基底的渗水，保证坑底干燥，便于施工开挖，做好对周边环境湿度和温度的监测工作，做好天气情况的统计工作，做好防雨水工作，避免雨天施工影响工程质量，对周边土壤造成很大的影响。

合理设置开挖深度，可以适当地降低地下水位采用降低地下水位措施，让基坑开挖按施工顺序进行。大量的监测数据表明，降水引起的地面沉降是一个缓慢的过程，沉降完成往往需要几个月时间。短期降水，在固结还未完成的情况下，地下水位就迅速回升，对地面沉降有影响但并不明显。地下水恢复后会造成沉降地面回弹，回弹量跟沉降量有关，但回弹量一般小于沉降量。因此，在降水后，采取回灌地下水的措施，能够补偿降水引起的沉降。

当深基坑内出现水时，必须通过合理的手段及时将积水排出，必要时可以使用排水机，确保深基坑结构的稳定性。常见的地下水控制方法有集水明排、降水、截水和回灌等形式单独或组合使用。

3.4 深基坑施工的分层开挖

深基坑土方开挖应充分考虑时空效应，土方应分层、分区、对称、均衡开挖，并符合设计工况的要求；主要是出于防止土体应力、强度急剧降低，使基坑边坡发生局部破坏或整体失稳、滑移，支护结构倾斜、下陷以致倒塌。

在土方分层开挖时，一定要明晰土方开挖的总体顺序和方法，必须按照流程，开挖顺序不能颠倒。

首先在确定开挖的顺序和坡度后，要把地表清扫干净，清理施工区域内的地下、地上障碍物；其次绘制开槽灰线，定位控制线、控制桩，明确开挖具体范围。如若选用分层分段依次开挖，并在危险地段设置明显的危险标识；最后在开挖完成修整槽边后，要选择合适的渣土车将土清理出去，保证基坑内的整洁。

3.5 深基坑施工的土方回填

开挖完成后，检查基坑底地坪上有无积水、杂物，应将基底表面上的垃圾或树根等杂物、洞穴都处理完，清理干净。

选用好土回填前，要检验回填土料的土质和水分并分类堆放，检验各种土料的含水率是否在控制范围内。如含水率偏高可采用翻松、晾晒等措施；如含水率偏低，可采用预先浇水润湿等措施。

填土应分层铺摊，做好分层碾压回填工作，每层铺土的厚度应根据土质、密实度要求和机具性能确定。依次进行修整、找平、夯实、验收。碾压时，轮（夯）迹应互相搭接，防止漏压、漏夯[4]。

4 结束语

综上所述，伴随市政工程的规模和数量不断扩大和增加，深基坑施工成为市政工程的重中之重，其质量的好坏直接影响着建筑后期使用的安全性，因此未来在提升市政工程深基坑整体施工水平的过程中，应优化施工作业方式，推广技术高效利用，严格把控应用过程，重视实践经验积累，更好地体现其在市政工程中的应用价值。