市政工程深基坑支护的难点与解决措施

扆志超

中铁十二局集团第三工程有限公司 山西 太原 030027

1 深基坑支护的概念及特点

所谓深基坑是指基坑开挖深度≥5m，或者是深度<5m，但基坑所处地质条件以及周边环境比较复杂的一类工程。大多数出现于高层、超高层、地下停车库等大型建筑工程中，深基坑支护指的是为了确保地下结构施工和深基坑周围环境的安全性，特选择支挡、保护以及加固等技术措施，以此保证施工安全。深基坑支护具有以下特点：①递增性。深基坑支护的递增性主要体现在深度方面和施工环境方面。从深度方面来讲，随着建筑工程的不断发展，工程施工技术也随之发展，深基坑支护的技术水平在不断提升，使得深基坑的深度在持续增加；从施工环境方面来讲，随着基坑深度不断增加，所面临的地下施工环境会越来越复杂，导致深基坑设计及施工难度会越来越大。②灵活性。深基坑支护施工同其他项目相比而言，具有更强的灵活性，该技术能够将地下资源充分利用，有利于缓解现阶段我国土地资源不足的情况，同时，深基坑支护施工技术多种多样，可满足不同施工环境的要求，在技术应用方面可选择性较强，并且各类支护技术可搭配应用，所以具有较强的灵活性。③施工难度比较大。深基坑支护施工既受到地下施工环境所影响，又受到地上因素影响，由于地下施工环境非常复杂，且涉及分布复杂的地下管道，导致深基坑施工容易受到影响，并增加施工难度，甚至容易出现安全事故。同时，地面压力、路面承载力等地上因素会造成施工质量和安全均受到影响，从而提升了施工难度[1]。

2 市政工程深基坑支护技术

2.1 地下连续抛锚杆技术

地下连续锚杆支护技术属于深基坑锚固工程技术，其作用与所选择的深基坑支护方法密切相关。地下连续锚杆通常与墙体紧密连接，产生强大的支护力，以确保地下连续墙的稳定和安全，避免渗水等不利影响，有效增加深基坑支护范围。然而，地下连续锚杆抛掷技术不适用于通风不良的基坑。此外，地下连续锚技术可以根据附近的结构和环境进行自我调整，增强对环境的适应性。此外，在实际施工中，将该技术与缩颈管核心技术相结合，确保基坑的连续加固，突出施工效果。

2.2 排桩支护

排桩支护结构包括由灌注桩、预制桩、板桩和其他类型桩组成的支护结构。-13～-7m基坑采用钢筋混凝土灌注桩排挡土墙，地下土为黏土，具有良好的塑性黏度。在地下水位丰富的地区，常采用双层搅拌水泥灌注桩。预制桩排是一种传统的挡土墙结构，但近年来很少使用。钢板桩分为槽钢板桩和滚轧锁口钢板桩。近年来，Larsen钢板桩在建筑市场上普遍使用。拉森钢板桩和槽钢板桩的主要区别在于，拉森钢板桩有锁，锁可以相互联锁，形成止水和挡土墙。挡土止水效果较好，槽钢板桩无锁，挡土止水性能较差。

2.3 工法桩（SMW）技术

市政工程深基坑支护技术与SMW技术密切相关。合理应用SMW技术可以通过水泥混凝土有效地提高深基坑附近土体的稳定性。同时，在搅拌混凝土的过程中，提高了桩墙的稳定性和承载力，在一定程度上提高了防渗效果。SMW技术与混凝土技术相结合，可以充分发挥H型梁的作用，大大提高结构的稳定性。此外，SMW技术的处理和应用通过重叠施工方法实现，以确保H型梁与混凝土的相互配合，提高混凝土的韧性和承载力。在SMW技术的实际应用中，应尽可能消除现场垃圾和障碍物的干扰。同时做好现场协调沟通，充分利用补强材料，确保SMW技术的作用得到充分发挥。但从实际情况来看，SMW技术不仅可以提高深基坑支护的安全性和稳定性，充分发挥各部分的优势和有利作用，而且不会对周围土壤造成环境污染和不利影响。

2.4 逆作拱墙支护

拱墙逆作法是将基坑开挖成圆形、椭圆形等弧形平面，沿基坑侧墙逐层逆作法钢筋混凝土拱墙。垂直于墙的土压力通过拱的作用转化为拱墙中的切向力，以充分利用墙的抗压强度。当基坑平面形状合适时，可采用拱形墙作为挡土墙。

3 市政工程深基坑支护施工中常见问题

3.1 降水排水处理不当

排水是城市市政工程和深基坑支护面临的首要问题。在深基坑施工中，降水和排水处理技术非常重要。一旦使用不当，将对深基坑支护结构造成严重破坏，使其难以支护，大大降低地表承载力，甚至带来许多安全问题，严重影响后续施工进度。目前，市政工程深基坑支护技术一般采用轻型或喷射井点法进行降水处理，但这种旧的作业方法存在很多问题，如降水过快会引起地面沉降，严重破坏环境和水质[2]。

3.2 施工结构不合理

建筑结构是市政工程深基坑支护的重要组成部分，施工过程中应加强管理。但是，目前的建设情况还不能满足要求。在施工初期，现场施工人员对支护结构的选择没有明确的认识。要求相关人员具有较高的专业素质，加强对施工区域的了解，充分了解地下水位和土壤条件，有效控制深基坑支护结构的使用寿命，选择最合适的支护结构。此外，在深基坑施工中，钉墙和锚杆作为一种常见技术，需要专业处理和配合，并不适用于所有情况。如果不考虑土层结构，很可能无法清除残土，不利于后期灌浆作业，影响施工效率，浪费施工成本。

4 市政工程深基坑支护问题解决措施

4.1 锚索的施工管理

①锚索施工前，应按设计要求进行基础试验。锚索正式施工前，应选择具有代表性的土层进行基础试验。同一土层中的试验锚索数量不得少于3根，锚索的最大试验荷载不得小于锚索轴向拉力标准值nk的1.8倍。通过基础试验确定锚索的施工工艺、技术参数和设计参数，并形成记录，指导后续施工。②岩层采用潜孔锤钻进，土层采用全套管钻机钻进。一次灌浆完成后，应开始拔出套管的施工过程，以确保锚索直径。③应严格测量灌浆浆液的水灰比，并检查浆液的比重。灌浆过程中严禁擅自加水。同时，应记录每延米的灌浆量。设计要求每延米的灌浆量不得小于80kg。但是，在施工过程中，灌浆应在灌浆管灌浆后完成一次，大约半小时后完成灌浆补充。根据施工验证，锚索灌浆应位于不同土层中，每延米的灌浆量将有一定偏差。④控制二次灌浆时间和浆液比。二次灌浆一般要求在一次灌浆体强度达到5MPa后进行。二次灌浆时间应通过试验确定；若二次灌浆压力达不到设计压力，应及时通知相关单位进行现场处理。⑤待水泥浆体强度达到15MPa或设计强度的85%（有设计要求时以设计要求为准）后，按设计张拉程序进行张拉。⑥锚索验收试验由第三方检测机构按总量的5%采用多级循环张拉，满足要求后由施工单位进行单循环张拉锁定；应根据设计要求安装锚索应力计，以监测锚索的应力变化。⑦在正式张拉前，预应力锚索应预张拉1-2次，以确保锚垫与接触面紧密接触，并按设计张拉荷载的20%预张拉，以确保锚索各部分与钢绞线顺利接触。

4.2 科学处理地下水

阻碍基坑施工开展的原因也包括地下水位上涨和地下水渗透。而地下水侵蚀则会降低建筑的稳定性和安全性，这是由于支护结构造成严重破坏，使土体因不均匀沉降而导致基坑变形失稳。施工方会根据现场情况科学选择降水排水措施，从而减轻地下水对深基坑的不利影响。常见的有，当出现基坑底层结构渗透系数高或存在承压水头的情况时，可按照危害性和干扰范围来增设止水帷幕，布置疏干井，或是采取井点降水、管井降水等措施。

4.3 严格控制施工过程

严格按照施工规程、施工组织设计和相关的技术规范进行施工，控制各施工要点，制定相应的措施。例如，在深基坑土方开挖过程中，应严格控制施工进度，对周边建筑物、构筑物进行拍照和录像，分析周边地下设施的情况。如遇特殊土质需精心组织施工，应根据地质勘察报告核实其分布范围、土层深度。膨胀土地区的吸水膨胀和失水收缩宜在少雨季节施工，软土地区抗剪强度低，易发生纵向滑动，分层开挖的深度不宜过深。在进行围护结构施工时，应严格控制施工顺序，如桩体龄期达到要求后方可进行下一道工序。拆除临时支撑时，应先拆除次要构件、再拆除主要构件[3]。

4.4 基坑土方开挖的管理要点

支撑结构强度满足设计要求。锚索张拉锁定后，止水帷幕及基坑排水设施施工完成。经各方验收后，方可按施工方案进行土方开挖。①开挖前应根据基坑情况制定相应的防护措施和相关安全防护措施。②开挖前应进行降水，分层开挖。严禁超挖。开挖过程中，严禁施工机械与支护结构碰撞。③锚索施工往往与土方开挖错开。合理组织施工进度和安全分区非常重要。④开挖至锚索标高后，应及时进行喷浆和锚杆保护，以防止桩间土在压力或雨水作用下掉落。

4.5 注重安全施工技术

①施工之前。应先结合相关文件，利用相关设施设备，为工人强调安全知识，尤其是安全措施，以此提高工人的安全意识，然后再施工；同时，也要整体、仔细地检查施工场地，有障碍物的地方要及时做好安全标识；注意调整排水管，使其能够及时将地表水排出去，保护施工现场及坑内没有过多积水或被冲刷，影响施工；提前在深基坑坑口附近搭建临时围栏。②施工过程中，要确保围护结构的稳固，避免其滑移而导致坑内土层鼓起。一旦遇到这种情况，要及时做好安全保护，一般是用水泥袋、大石头等重物先把鼓起的土层压住，然后调整围护结构的稳定性；为实现工人进出施工点，在边坡上设置台阶；严格根据施工计划有序施工，切勿盲目、随意挖掘而造成安全事故，如塌方、滑坡等；为保证边坡安全，喷浆时必须挂网，并加固边坡。

4.6 加强边坡修整检测与现场指导

深基坑施工中，应加强边坡修整和检查，加强现场指导。在边坡修整检查过程中，施工单位可以通过检测装置安装、系统架设和人工检查等方式，在早期实时监测边坡结构的变形和沉降，并根据边坡修整过程中的实际情况对施工过程进行相应的改进和改进。指导施工现场，组织设计和施工人员成立指导小组，确保现场施工变更签证和工艺变更监控的顺利完成。

4.7 其他管理要点

①为了防止群锚效应，在设计普通锚索时，相邻锚索的入射角不应相同。②深基坑施工方案由施工单位组织专家论证。方案经批准或修改后，经建设单位技术负责人和总监理工程师签字后实施。在论证深基坑施工方案时，应同时论证坑内支护方案和基坑监测方案。③施工前，应详细研究周围地下管线的数据，并制定保护措施。④支护桩的施工应防止相邻距离过近，并按设计要求跳过连续施工引起的塌孔。⑤在锚索成孔和灌浆过程中，应增加周围巡视的频率，以防止灌浆造成的污染和其他二次事故。⑥基坑周围2m范围内严禁堆放荷载。其他施工现场的材料堆放应适当限制，不得超过设计允许荷载。⑦锚索张拉时，严禁前方人员行走。⑧动态施工，及时调整设计或施工方案，完善相关程序。本工程三轴搅拌桩止水帷幕原设计无法施工，因为南北两侧有大量巨石，东侧靠近地铁。因此，及时调整为双管高压旋喷桩止水。⑨根据设计要求，经常对开挖过程进行监控，实现基坑工程信息化。⑩基坑支护结构达到设计使用年限后，地下部分尚未完工，应组织专家组对基坑支护的安全性进行鉴定[4]。

5 结束语

深基坑支护施工技术以其诸多优点在市政工程建设中得到广泛应用。同时，深基坑支护施工技术的推广应用仍存在很大阻力。因此，有必要结合实际情况，综合考虑各种因素，确保深基坑支护施工技术得到科学、严格的管理，以提高市政深基坑支施工技术的应用能力，为深基坑支护施工质量提供保障，进一步促进市政工程建设的可持续稳定发展。