市政施工中深基坑支護(hù)技術(shù)施工的難點(diǎn)與突破途徑

程倩，成曉峰，李科科

（山西暢歐建設(shè)工程有限公司，山西 晉城048000）

1 引言

在市政工程操作范圍內(nèi)， 深基坑臨時(shí)支護(hù)面臨著復(fù)雜的環(huán)境、 多樣風(fēng)險(xiǎn)與重重困境， 一旦深基坑支護(hù)技術(shù)應(yīng)用不合理，就會(huì)引發(fā)深基坑安全質(zhì)量事故，在延誤工期的同時(shí)，造成巨額市政經(jīng)濟(jì)損失。 因此，探究市政深基坑支護(hù)難點(diǎn)突破途徑具有非常突出的現(xiàn)實(shí)意義。

2 市政施工中深基坑支護(hù)技術(shù)的重要性

1）控制坑體變形。 市政施工中，深基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，可以控制深層基礎(chǔ)坑體變形在規(guī)定范圍內(nèi)，確保基坑穩(wěn)定[1]。

2）營(yíng)造安全環(huán)境。 市政施工中，深基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用可以控制工程周邊土體處于平衡狀態(tài)， 避免土體抗剪強(qiáng)度下降引發(fā)快速滑移問題，營(yíng)造安全的地下環(huán)境。

3 市政施工中深基坑支護(hù)技術(shù)施工難點(diǎn)

1）空間狹窄。 市政施工中，深基坑支護(hù)工程周邊環(huán)境配套設(shè)施高度成熟，既有道路、建筑物星羅棋布，周邊預(yù)留空間狹窄，對(duì)深基坑支護(hù)技術(shù)實(shí)施提出了較大的難題。

2）地下干擾因素多。 市政施工中，深基坑支護(hù)地下環(huán)境內(nèi)遍布不同類別管道、光纜、電纜，部分深基坑與管線距離較近，受諸多地下管線及介質(zhì)干擾，對(duì)技術(shù)操作提出了較大阻礙。

3）毗鄰既有建筑。 市政施工中，深基坑支護(hù)工程毗鄰既有建筑情況較為多見。 深基坑支護(hù)技術(shù)實(shí)施期間不僅需要保證坑體安全穩(wěn)定，而且需要確保既有建筑基礎(chǔ)穩(wěn)定性。 因毗鄰既有建筑基礎(chǔ)損壞風(fēng)險(xiǎn)不確定，整體深基坑支護(hù)操作難度較大[2]。

4 市政施工中深基坑支護(hù)技術(shù)施工的突破途徑

4.1 空間狹窄時(shí)的支護(hù)施工

4.1.1 布設(shè)平面控制網(wǎng)

技術(shù)人員可以遵循高精度控制低精度方針，整體布設(shè)平面控制網(wǎng)。比如，對(duì)于兩條道路中間的市政深基坑支護(hù)工程，技術(shù)人員需要先利用初級(jí)控制閥在兩條道路之間的施工現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域設(shè)定若干控制點(diǎn)，為后期深基坑變形觀測(cè)、沉降監(jiān)控提供依據(jù)，再利用二級(jí)控制法， 以穩(wěn)定性為施工現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)篩選指標(biāo)，選擇與平面控制網(wǎng)布設(shè)精度要求相符的二級(jí)平面控制點(diǎn)，完成市政深基坑支護(hù)的二級(jí)平面控制網(wǎng)構(gòu)建。在二級(jí)平面控制網(wǎng)構(gòu)建后，技術(shù)人員可以根據(jù)深基坑支護(hù)的便捷性要求，對(duì)業(yè)主方提供的高程點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核。 在高程點(diǎn)復(fù)核期間，技術(shù)人員可以先面向全部高程點(diǎn)， 關(guān)聯(lián)測(cè)量判定支護(hù)現(xiàn)場(chǎng)水準(zhǔn)點(diǎn)是否出現(xiàn)變化，再按照每一個(gè)開挖層設(shè)置（4±1）個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)的方式，傳遞水準(zhǔn)點(diǎn)。 進(jìn)而借助專業(yè)校驗(yàn)工具，確定市政水準(zhǔn)點(diǎn)工程較差小于3 mm。最終在支護(hù)現(xiàn)場(chǎng)懸掛鋼尺（零端處于下方），依據(jù)一定頻率測(cè)量標(biāo)高參數(shù)，并在豎直混凝土平面進(jìn)行標(biāo)高點(diǎn)的標(biāo)記。

4.1.2 SMW 工法樁內(nèi)套打鉆孔灌注樁

在完成標(biāo)高復(fù)核后， 技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)流水作業(yè)實(shí)施以及機(jī)械操作、機(jī)械材料進(jìn)出場(chǎng)要求，以關(guān)鍵線路施工點(diǎn)為對(duì)象，處理現(xiàn)有場(chǎng)地， 形成通暢道路。 鑒于市政深基坑支護(hù)空間有限，在市政深基坑支護(hù)過程中可以選擇對(duì)基坑面積要求低、施工周期短的型鋼水泥土攪拌樁內(nèi)套打大剛度鉆孔灌注樁的圍護(hù)方式，2 排及以上水泥土攪拌樁相互錯(cuò)開排列。 同時(shí)結(jié)合市政施工規(guī)范關(guān)于灌注樁外側(cè)止水帷幕靜厚度要求， 合理設(shè)置鉆孔灌注樁外側(cè)水泥土保護(hù)層厚度與內(nèi)側(cè)水泥土保護(hù)層厚度（內(nèi)側(cè)水泥土保護(hù)層厚度稍低于外側(cè)水泥土保護(hù)層厚度），較之傳統(tǒng)灌注樁外設(shè)止水帷幕的方式圍護(hù)厚度更小， 圍護(hù)墻凸出基坑邊線更短，在保證隔水效果的同時(shí)，滿足狹小空間內(nèi)基坑的支護(hù)要求。 具體操作時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)先設(shè)置型鋼水泥土攪拌樁，在攪拌樁設(shè)置完畢后（48 h 以上、168 h 以內(nèi)）套打鉆孔灌注樁，控制鉆孔灌注樁位置偏差小于或等于50 mm，垂直度偏差小于或等于1/150， 樁頂標(biāo)高偏差小于或等于50 mm，同時(shí)盡可能縮短墊層、基礎(chǔ)底板、頂板澆筑周期，避免圍護(hù)機(jī)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間敞開暴露，滿足狹小空間內(nèi)深基坑支護(hù)要求。

4.2 優(yōu)化論證地下干擾因素

從市政深基坑支護(hù)施工安全與進(jìn)度主要影響因素來看，除地質(zhì)條件外，還包括工藝管道、溢流井、蒸汽管道、綠化、道路、圍墻、管廊結(jié)構(gòu)等[3]。

本控制系統(tǒng)采用西門子的PLC。西門子PLC在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。SIMATIC S7- 1200作為其中的一款緊湊型、模塊化的PLC，實(shí)現(xiàn)了模塊化和緊湊型設(shè)計(jì)，可完成簡(jiǎn)單邏輯控制、高級(jí)邏輯控制、HMI 和網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù)。對(duì)于需要網(wǎng)絡(luò)通信功能和單屏或多屏HMI的自動(dòng)化系統(tǒng)，易于設(shè)計(jì)和實(shí)施，且具有支持小型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用功能，功能強(qiáng)大、運(yùn)行安全并且完全適合各種應(yīng)用。

4.2.1 論證背景

某市政深基坑工程，位于正運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀水廠內(nèi)，施工區(qū)域?yàn)闁|側(cè)深度處理區(qū)域，新建建構(gòu)物超10 幢，地勢(shì)平坦，地下水埋深1.75～2.15m，①層為填土，土質(zhì)一般，強(qiáng)度低，缺乏自穩(wěn)能力，坍塌風(fēng)險(xiǎn)較大；②層為灰黃色粉質(zhì)黏土，土質(zhì)佳，自穩(wěn)能力一般，厚度不均，局部夾砂，極易在基坑開挖擾動(dòng)下坍塌；③層為灰色淤泥質(zhì)黏土，含少量有機(jī)質(zhì)，流塑，土質(zhì)均勻；④層為灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，含少量腐殖物，流塑，土質(zhì)不均。

4.2.2 論證實(shí)踐

確定地質(zhì)條件后，分析工程關(guān)鍵線路上環(huán)境影響因素，工程正南側(cè)4.5 m 外有2 根DN1 000 地下工藝管道和1 座溢流井，對(duì)保護(hù)要求較高；工程西北側(cè)緊密貼合現(xiàn)狀市政道路，且現(xiàn)狀市政道路為唯一施工通道， 基坑支護(hù)對(duì)道路通行具有直接的影響。 現(xiàn)狀市政道路、圍墻之間為綠化帶，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，圍墻外側(cè)為DN300 架空蒸汽管道， 對(duì)保護(hù)措施要求較高；工程?hào)|側(cè)為另一管廊深基坑，管廊基坑深度較大，兩者之間相互影響，不確定因素較多。

4.2.3 工法確定

若采用水泥土攪拌樁重力式擋土墻支護(hù)模式， 需要統(tǒng)籌考慮2 個(gè)深基坑， 在2 個(gè)深基坑相互毗鄰位置設(shè)置1 道工法樁擋墻、圈梁。 同時(shí)遵循先深后淺的原則，先考慮深度較大的基坑，再考慮深度較淺的基坑，避免2 個(gè)深基坑同時(shí)支護(hù)對(duì)周邊環(huán)境的負(fù)面影響。 同時(shí)，根據(jù)周邊環(huán)境條件，選擇帶內(nèi)支撐的圍護(hù)體系，深度較大的基坑內(nèi)設(shè)置2 道φ609 mm×12 mm 內(nèi)支撐， 圍護(hù)樁選擇2 排φ700 mm 雙軸攪拌樁代替三軸攪拌樁，樁內(nèi)插入H 型鋼500 mm×300 mm×11 mm×18 mm@1 000 mm；深度較淺的基坑內(nèi)設(shè)置1 道鋼圍檁支撐， 圍護(hù)樁選擇12 m長(zhǎng)1 500 mm×200 mm 拉森鋼板樁，拉森鋼板樁與工法樁相互連接位置設(shè)置φ700 mm 雙軸攪拌樁，降低兩個(gè)深基坑之間的影響，確保深基坑支護(hù)期間周邊環(huán)境穩(wěn)定性[4]。

在深基坑支護(hù)方式確定后， 考慮周邊地下環(huán)境高度復(fù)雜敏感，根據(jù)地下環(huán)境保護(hù)等級(jí)要求，選擇換支撐牛腿與鋼管斜換撐、保留局部角撐的方式。 后期支撐更換標(biāo)準(zhǔn)為工程地下底板、周邊混凝土填實(shí)度均超出設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%，且斜換撐進(jìn)入尾聲，地下?lián)Q撐牛腿及混凝土填實(shí)層超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%。在換支撐過程中，根據(jù)一級(jí)環(huán)境保護(hù)等級(jí)要求，設(shè)置2 道鋼管斜換支撐，斜支撐下方、底部混凝土牛腿緊密固定，斜支撐上方、壓頂梁緊密連接，鋼管內(nèi)部則施加預(yù)應(yīng)力，頂緊鋼管，完成因內(nèi)支撐拆除而引發(fā)的應(yīng)力傳遞， 規(guī)避敏感地下環(huán)境內(nèi)深基坑支護(hù)內(nèi)支撐更換時(shí)的地下空間變形， 并降低水平內(nèi)支撐對(duì)結(jié)構(gòu)頂板澆筑作業(yè)的影響，確保防水效果。 整個(gè)操作過程中，技術(shù)人員需要利用動(dòng)態(tài)信息化技術(shù)， 依據(jù)2 次/d 的頻率監(jiān)測(cè)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊地下環(huán)境變形，全面記錄深基坑水平支撐拆除到地下頂板澆筑、外墻密實(shí)回填的整個(gè)過程，確定復(fù)雜敏感地下環(huán)境內(nèi)深基坑換撐進(jìn)入尾聲時(shí)基坑各側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移最大（一般為深基坑標(biāo)高周邊）與位移變形速率處于可控范圍內(nèi)，不存在深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移突然改變，整個(gè)深基坑開挖階段支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有效，且市政深基坑施工現(xiàn)場(chǎng)整潔有序。

4.3 維護(hù)既有建筑基礎(chǔ)穩(wěn)定性

毗鄰既有建筑時(shí)， 不支護(hù)狀態(tài)下基坑開挖會(huì)引發(fā)既有建筑基礎(chǔ)位置移動(dòng)，造成基礎(chǔ)破壞，需要在深基坑與既有建筑交界位置進(jìn)行支護(hù)， 常規(guī)水泥攪拌樁重力壩等自立式支護(hù)體系無法適應(yīng)深基坑與既有建筑毗鄰空間， 既有建筑基礎(chǔ)與自立式支護(hù)體系之間相互沖突，阻礙支護(hù)過程，增強(qiáng)工期限制，甚至引發(fā)工程造價(jià)二次浪費(fèi)問題[5]。 因此，在現(xiàn)場(chǎng)精準(zhǔn)測(cè)量放樣后，可以探索毗鄰既有建筑空間內(nèi)深基坑支護(hù)方法。 一般為鋼板樁支護(hù)方法， 鋼板樁結(jié)構(gòu)為多節(jié)閉合鋼箱， 根據(jù)深基坑深度，沿著鋼板刀刃狀刃口逐一焊接為一體化結(jié)構(gòu)鋼板樁壁，在鋼板樁內(nèi)側(cè)壁從第一節(jié)鋼箱開始沿著長(zhǎng)度方向經(jīng)卡槽、 卡座設(shè)置若干抽吸管、高壓水槍（抽吸管等間距分布于相互毗鄰的高壓水管之間），最終連入抽吸端扁平結(jié)構(gòu)吸入口。 同時(shí)，鋼箱內(nèi)壁周長(zhǎng)方向設(shè)置若干加強(qiáng)筋， 確保鋼板樁強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

4.3.1 加固既有建筑空間內(nèi)部基礎(chǔ)

技術(shù)人員需依據(jù)平整度偏差小于或等于±20 mm 的標(biāo)準(zhǔn)，整平既有建筑與深基坑之間區(qū)域土地，整平后測(cè)量放線，準(zhǔn)備加固既有建筑空間內(nèi)部基礎(chǔ)。 在既有建筑空間內(nèi)部基礎(chǔ)加固操作期間， 技術(shù)人員應(yīng)先根據(jù)準(zhǔn)確定位要求制作定位鋼板樁架，設(shè)定既有建筑基礎(chǔ)標(biāo)高與鋼板樁底部標(biāo)高一致，且上節(jié)、下節(jié)垂直度一定，再將小止口鋼板樁打設(shè)到深基坑與既有建筑基礎(chǔ)分界位置[6]。

在小止口鋼板樁打設(shè)后， 技術(shù)人員應(yīng)采取澆筑混凝土封底操作， 在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后經(jīng)鋼板樁內(nèi)壁抽水管抽出地下水，縮短混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間，提高混凝土止水性能，滿足毗鄰既有建筑情況下深基坑高效率支護(hù)要求。 具體操作時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)通過成樁試驗(yàn)設(shè)計(jì)水泥漿液水灰比 （水泥土試塊28 d 齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于或等于0.5 MPa）， 利用規(guī)范配比的漿液澆筑既有建筑基礎(chǔ)墊層， 距離深基坑與既有建筑交界區(qū)域（一般在5 m 左右）內(nèi)配置墊層鋼筋網(wǎng)片（一般選擇直徑大于或等于10 mm、 間距小于150 mm 的單層雙向鋼筋網(wǎng)片）與水平向拉桿接頭（應(yīng)選擇直徑大于或等于10 mm、間距小于或等于1 000 mm 的水平向拉桿）。

需要注意的是， 在將預(yù)先設(shè)置鋼筋網(wǎng)片插入深基坑與既有建筑交界區(qū)域時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)優(yōu)選大剛度材料，在鋼板樁施工結(jié)束后30 min 內(nèi)插入，以克服深基坑鋼板樁剛度不足問題，保證內(nèi)插鋼筋網(wǎng)片在成樁16 h 內(nèi)完成，降低后期拔除鋼板樁難度。

4.3.2 加固雙拼槽鋼圍檁

技術(shù)人員可將雙拼槽鋼圍檁設(shè)置在鋼板樁側(cè)面， 借助拉桿先后穿越鋼板樁、圍檁中部預(yù)先留設(shè)孔洞，圍檁其中一個(gè)端部設(shè)置錨固端頭， 圍檁另外一個(gè)端部與墊層內(nèi)拉桿鋼筋接頭連接，形成錨拉支護(hù)體系，對(duì)既有建筑基礎(chǔ)、既有建筑與深基坑之間基礎(chǔ)土方進(jìn)行支擋保護(hù)[7]。 同時(shí)，施工既有建筑區(qū)域內(nèi)基礎(chǔ)底板，確定底板穩(wěn)固后，開挖低于既有建筑基礎(chǔ)底板的深基坑，進(jìn)行深基坑外墻結(jié)構(gòu)、底板加固處理。

4.3.3 拔出鋼板樁

待深基坑加固完畢后， 拔出前期設(shè)置的占用空間較小的鋼板樁并回收。 通過既有建筑基礎(chǔ)底板、深基坑之間鋼板樁的臨時(shí)設(shè)置， 可以規(guī)避既有建筑底板下樁基密集引發(fā)的深基坑支護(hù)體系操作空間不足問題以及深基坑開外引發(fā)的既有建筑基礎(chǔ)移位、破壞。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述， 深基坑支護(hù)是影響市政施工安全與質(zhì)量的主要因素，可以控制坑體變形，營(yíng)造安全環(huán)境，提高工程效益。 面對(duì)空間狹窄、 地下干擾因素多、 毗鄰周邊建筑等施工難點(diǎn)問題，深基坑支護(hù)技術(shù)人員應(yīng)綜合考慮基坑支護(hù)作業(yè)的臨時(shí)性、風(fēng)險(xiǎn)性、復(fù)雜性、重要性，根據(jù)作業(yè)規(guī)范選擇并實(shí)施深基坑支護(hù)技術(shù)，控制深基坑變形，確保深基坑工程安全推進(jìn)。