市政工程施工中深基坑开挖支护关键技术

于来宾

杭州市路桥集团股份有限公司 浙江 杭州 310000

在社会高速发展下，我国市政工程数量不断增多，人们对市政工程建设质量提出更高要求。深基坑支护施工作为市政工程建设的重要组成部分，在施工过程中需注重深基坑支护工作，避免出现质量问题。由于深基坑开支护受地质条件、土壤特性、水文环境等因素影响，对技术水平要求较高。因此，针对深基坑开挖支护关键技术的研究和探索具有重要的实践价值。

1 工程概况

本工程为市政污水管道工程，位于多条道路环绕的区域内，总长度约为6km。管道开挖深度在1.8m到4.5m之间，施工区域地下水位线较低，以燕山期花岗岩及白垩系泥质粉砂岩为主，土层以第四系冲洪积层和坡积层为主。由于本工程总长度较长，且为污水管道工程，施工区域周边涵盖大量建筑物，需重点关注开挖过程中对周边建筑稳定性的影响。与此同时，由于地下存在燃气、电力等管道，施工空间分布十分复杂，基坑开挖支护难度较大，因此本工程针对不同开挖深度及特殊工段采用针对性的开挖方案，确保管道施工安全。

2 基坑开挖支护关键技术

2.1 放坡开挖

放坡开挖是一种常用的基坑开挖方式，一般开挖深度2m以下，以确保基坑边坡的稳定性和安全性。放坡开挖主要应用在开阔场地。在进行放坡开挖施工时，以下几个因素需要考虑：首先在进行放坡开挖前，需要进行详细的地质条件评估。根据岩性、土层特征、地下水位线等因素评估地质条件的稳定性，确定合适的边坡倾斜度。根据地质条件评估结果，结合工程要求和安全性要求，进行边坡设计。边坡设计应考虑土体的强度、稳定性、侵蚀等因素，并遵循相关国家标准和规范。为了提高边坡的稳定性和安全性，设置边坡防护网、喷锚支护、预应力锚杆等增加边坡的抗滑和抗冲刷能力[1]。在施工过程中，进行实时监测和控制，做好施工现场的保护措施。主要包括岩体和土体位移的监测、地下水位的控制、排水措施的设置等，确保施工的安全进行。

2.2 板式支护开挖

在基坑开挖施工中，部分工段开挖深度小于2.0m，采用板式支护开挖方法。施工时，需要按照单段开挖不超过6m的原则，分段按序施工。每段开挖完成后，确保管道的施工质量无问题并完成回填施工，方可进入下一段的施工环节。满足板式支护施工条件的工段均按照此顺序逐步推进工程。板式支护开挖时，需要自上而下顺序进行开挖，并及时采取支护措施。确保模板挡土以及支撑顶部的紧密接触。如果模板与后背土无法紧密接触，需要向其中填灌砂。在基坑开挖期间，需要适时修筑排水沟，保障排水效率，减小水体对基坑施工的影响。

2.3 槽钢支护开挖

槽钢支护开挖施工主要运用在开挖深度2.0m到3.0m的工段。槽钢支护主要通过安装槽钢来支撑土壤，防止边坡塌方和地基沉降。槽钢支护开挖施工步骤如下：（1）在实施槽钢支护开挖之前，需要进行详细的工程规划和设计，确定槽钢的尺寸、数量和安装位置。并结合工程勘测数据制定相应的施工方案。（2）根据设计要求，将预制的槽钢依次安装在开挖边坡上。槽钢可以采用不同形状和尺寸的型钢，如H型钢、U型钢等，本工程采用H型钢。安装时需要确保槽钢与土壤的紧密接触，并正确设置连接件和固定设施，使槽钢形成一个稳定的整体结构。（3）在槽钢安装完成后，开始进行开挖作业。开挖过程中，应逐段进行，每次开挖一段后再进行下一段的安装和开挖。在开挖过程中，需注意使用适当的机械设备，控制开挖深度和坡度，以保证开挖的稳定性[2]。（4）在开挖过程中，为了进一步加固土壤边坡和防止坍塌，可以采用补充支撑结构和添加填充材料的方式。

本工程施工过程中将基坑分为不同的节段，每个节段的长度一般为50m，具体长度会根据实际情况进行调整（详见图1）。槽钢支护的施工可以采用单独打入的方法。在每完成一根槽钢的打设后，将其与前一根槽钢进行焊接，确保整个结构的牢固性。采用这种方式，可以逐步形成完整的槽钢结构体系。在槽钢打设的过程中，需要利用仪器对槽钢进行检查，确保其安装的位置和方向符合设计要求。如果检查中发现明显的倾斜现象，可以利用钢丝绳拉住槽钢的桩身，在边拉的同时进行打设，采用少量多次的方式逐步纠正倾斜问题。当槽钢打设到位后，需要使用安全吊链将围檩固定在槽钢的顶部，以防止围檩脱落。

图1 槽钢支护开挖

2.4 拉森钢板桩支护开挖

拉森钢板桩支护开挖可用于各种土壤条件下的开挖工程，其原理是通过安装和组合钢板桩，形成一个连续的护壁结构来支撑土体，防止土体塌方和地基沉降。拉森钢板桩支护技术在本工程中主要应用在开挖深度在3m以上的工段中，其开挖要点与槽钢支护开挖类似，即分段50m施工。

在开挖过程中，应及时设置内支撑，在上部支撑工作落实到位后再进行下部的开挖。如果在开挖深度范围内存在中粗砂等强透水层，排水难度将明显增加。在这种情况下，拉森钢板桩支护方法也可以应用。此外，如果基坑深度较大且地下水位较高，设置钢板桩是非常必要的，因为钢板桩不仅可以作为支撑结构，还兼具挡土、防水和防流砂的多重效果。在钢板桩的施工过程中，会遇到较大的摩擦阻力。为了减少摩擦，可以刷涂黄油或其他润滑油，起到润滑的作用。第一层围檩的安装高度通常在距离地面约50cm处。对于现场设置的围檩支架，要求具有良好的稳定性。在施工过程中，尽可能采用静压法，以减小钢板桩下沉期间产生的噪声污染[3]。在拔桩过程中，可能会带出较多的土壤，导致桩孔形成。因此，在拔桩后需要采用灌砂或灌水泥浆的方法进行回填。应用拉森钢板支护开挖可应对强透水层、地下水位高以及多重支护效果的需求，有助于提高施工质量。

针对钢支护施工，依照工程设计测量值，在拉森钢板桩上部焊接牛腿，使用汽车吊装将围檩放置于牛腿上，使H型钢围檩与钢板桩壁紧贴，桩墙与H型钢缝隙采用C20细石混凝土填实处理。钢围檩布置后其间使用图2尺寸钢管连接。钢管内部支撑安装轴线偏差控制在10mm以内，保证支撑钢管和钢围檩连接紧密，如图2所示。

图2 拉森钢板桩支撑结构

2.5 特殊工段开挖支护

由于本工程长度较长，工况较为复杂，因此部分工段开挖支护需针对性设计。根据工程情况，特殊工段主要包括特殊井开挖支护施工、坚硬岩层工段开挖支护施工。

针对特殊井开挖支护施工，主要关注检查井、截流井、交汇井。（1）检查井施工。检查井是用于监测、检查管道、电缆等系统的状态和运行情况的设施。在检查井的开挖支护施工中，要根据具体的设计要求选择合适的支护方式。通常可以采用钢板桩和支撑杆的组合形式来支撑井口周围的土体，确保开挖的稳定性。同时，还需考虑到检查井的边缘结构和入口设施的安装，确保其具有良好的功能和使用性。（2）截流井施工.截流井主要用于截取和排除地下水的结构，常用于防止基坑周边和施工现场的地下水涌入。在截流井的开挖支护施工中，需要首先进行详细的水文地质勘察和水文地质分析，以确定地下水的水位、流动方向和水量等信息，在此基础上设计合理的截流井支护方案。通常情况下，可以采用钢板桩和支撑杆组合的方式来稳定开挖面，同时进行接管和截流设施的安装工作，确保截流井的正常运行。（3）交汇井施工。交汇井主要用于汇集多条管道或渠道的结构，常用于污水、雨水的集中排放和分流。在交汇井的开挖支护施工中，需要根据设计要求选择合适的支护形式。一种常用的支护方式是采用预制混凝土构件作为井身结构，并辅以钢板桩或支撑杆进行边坡稳定。同时，还需要考虑到入口和出口的接管设计和施工，确保交汇井的功能完善和通畅。在特殊部位的开挖支护施工中，需要充分考虑到地质条件、工程要求和环境因素，合理选择支护方式和设施，确保施工的安全性和有效性。

针对坚硬岩层地质条件下的开挖支护施工，无法使用槽钢与钢板桩施工技术，原因是无法打到设计位置。目前，常用的坚硬岩层地质条件施工方法有如下几种：钻孔爆破技术、钻爆破排水技术、钻孔套管技术、液压劈裂技术、锚杆锚喷技术等。考虑工程实际情况，本工程采用螺旋钻机引孔灌砂插入。在施工前，通过现场勘察确定岩层情况。首先对可开挖的表层土体进行放坡处理，保持基坑上部结构的稳定性，并营造更安全的施工环境。考虑到岩层本身具有稳定性的特点，可以采用先开挖后支护的作业方法。在实施作业时，可以选择使用风镐或凿岩机等设备进行作业，由专员操作。同时，要及时观察岩层的实际特性，并了解岩层的变化情况，以便能够灵活调整作业参数。当开挖作业结束后，再进行槽钢的设置，形成支护结构。在面对硬度较大的岩层时，先进行开挖作业便于观察和评估岩层的实际情况，从而选择合适的支护措施，保证施工进展顺利，同时确保施工安全和质量。

3 结束语

综上所述，本研究结合市政污水管网工程对基坑开挖支护关键技术进行探讨。本工程牵涉区域广泛，且施工区域周边建筑物较多、水文地质环境复杂。因此基坑开挖支护施工中针对不同工段及开挖深度采用了不同的基坑开挖支护技术，在保证工程质量的同时，也降低了工程造价。由于本工程具有典型性与代表性，可为同类工程提供参考。