市政工程常用基坑支護結(jié)構(gòu)的類型及設計

劉振宇

閩晟集團城建發(fā)展有限公司（361101）

0 前言

市政工程為城市基礎(chǔ)設施建設工程，不僅可以保證人們生活與出行的便利，還對城市發(fā)展起到重要的作用。因此，市場工程選擇適合的基坑支護結(jié)構(gòu)，不僅可以保證市政施工的安全，還可以保證市政施工質(zhì)量，促進城市基礎(chǔ)設施建設的完善。

1 市政工程常用基坑支護結(jié)構(gòu)類型及適用范圍

基坑支護結(jié)構(gòu)是為挖除建筑物地下結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的土方，保證建筑物地下結(jié)構(gòu)的順利施工，保護基坑外側(cè)既有市政道路、管線和建（構(gòu)）筑物的安全而采取的圍護結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、降水、加固、挖土與回填等工程措施的總稱，包括工程勘察、巖土設計、施工、檢測和施工期監(jiān)測等內(nèi)容[1]。

1.1 樁、墻式基坑支護結(jié)構(gòu)

目前，市政工程樁、墻式基坑支護結(jié)構(gòu)主要有鋼支撐結(jié)構(gòu)、灌注樁支撐結(jié)構(gòu)等形式。

鋼支撐結(jié)構(gòu)可以分為傳統(tǒng)鋼支撐與預應力魚腹式鋼支撐兩種。傳統(tǒng)鋼支撐采用鋼管、H型鋼、角鋼等，作為基坑支撐材料來增強工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一般是呈十字交叉或平行布置形狀。鋼支撐在地鐵、基坑圍護方面被廣泛應用，可回收利用，具有經(jīng)濟、環(huán)保等優(yōu)點。部分鋼管、H型鋼支撐可通過液壓千斤頂或自伺服加壓端的方式施加預應力，以增加支護結(jié)構(gòu)擋土強度，提高基坑穩(wěn)定性。但傳統(tǒng)鋼支撐通常在現(xiàn)場安裝焊接，安裝質(zhì)量難以保證，導致經(jīng)常出現(xiàn)支護的基坑變形過大及坑壁坍塌等工程事故。此外，由于傳統(tǒng)鋼支撐布置較密，占用了大部分基坑的面積，導致土方挖運和地下結(jié)構(gòu)施工困難，繼而拖長施工工期，進一步影響到基坑的安全，降低了基坑的可靠性。許多地區(qū)發(fā)布地方規(guī)定，限制傳統(tǒng)鋼支撐的應用。

預應力魚腹式鋼支撐是一種采用高強材質(zhì)型鋼為支撐主材，并施加預應力的裝配式鋼支撐體系，適用于開挖深度一般、平面形狀規(guī)則、狹長形的基坑工程。

灌注樁支撐結(jié)構(gòu)可以分為全護筒灌裝和壓灌裝兩種形式。全護筒灌裝采用全護筒內(nèi)置螺旋葉片的雙動力鉆機下切割土體形成樁徑，同時將護筒內(nèi)土體原狀取出，下鋼筋籠澆灌或壓灌混凝土后插入鋼筋籠，拔出護筒后形成鋼筋混凝土樁，尤其適合擠土影響較大的土層使用。這種灌裝方式既可以保護環(huán)境，又具有不塌空、垂直精度高、質(zhì)量可靠的特點，保證了基坑支護結(jié)構(gòu)的安全性。壓灌裝繼承了長螺旋鉆孔壓灌樁的優(yōu)點，先采用專用螺旋鉆具至樁底設計深度形成樁徑，然后通過鉆具中空管道由底向上連續(xù)高壓泵注混凝土至樁頂，形成素混凝土樁。同時，利用螺旋葉片原狀取出置換土，將整根鋼筋籠振動插入形成鋼筋混凝土灌注樁。這種灌裝方式不僅可以保護環(huán)境，還可以幫助施工單位節(jié)約成本，降低施工單位的工程造價[2]。

1.2 實體重力式支護結(jié)構(gòu)

實體重力式支護結(jié)構(gòu)可以分為混凝土支持和高壓旋噴樁兩種?；炷林С质侵镐摻罨炷羶?nèi)支撐作為基坑內(nèi)支撐的一種常見形式，通過現(xiàn)場立模澆筑鋼筋混凝土梁、板結(jié)構(gòu)，與基坑周邊豎向圍護結(jié)構(gòu)形成整體，支撐梁形成桁架結(jié)構(gòu)，并通過立樁作豎向支撐，具有剛度大、整體性好、布置靈活，適用于不同形狀的基坑。但現(xiàn)場制作和養(yǎng)護時間較長，拆除工程量大，支撐材料不能重復利用。拆除過程中產(chǎn)生噪聲、粉塵和垃圾，對環(huán)境保護極為不利。同時，由于支撐梁和板布置較密，支撐構(gòu)件覆蓋了絕大部分的基坑平面，給挖運土和地下結(jié)構(gòu)施工帶來很大困難，延長了施工工期，增加了施工成本。

高壓噴旋樁是高壓噴射注漿法的一種，是將帶有特殊噴嘴的注漿管插入設計的土層深度，然后將水泥漿以高壓流的形式從噴嘴內(nèi)射出，沖擊切削土體。土體與水泥漿攪拌形成混合漿液，形成連續(xù)搭接的水泥加固體。

1.3 組合式支護技術(shù)

組合式支護技術(shù)主要是根據(jù)市政工程地形、地質(zhì)、環(huán)境等因素，采用多種基坑支護方式，以保證施工的安全性。如咬合樁支護技術(shù)采用籠式雙層攪拌器的攪拌樁機施工固化土樁，再使用原狀取土壓灌混凝土樁機切割相鄰固化土樁成孔，壓灌混凝土并插入鋼筋籠，形成咬合式基坑支護結(jié)構(gòu)，具有止水和擋土雙重作用。該技術(shù)可以徹底解決樁間土流失導致的滲漏及安全難題，具有固化土樁樁身均勻，強度和抗?jié)B性高；咬合成樁切割垂直度高，對固化土樁影響??；施工速度快，造價低；止水效果好；無泥漿排放；杜絕塌孔現(xiàn)象，對周邊影響小，適用于大部分市政工程基坑技術(shù)選擇，有助于市政工程質(zhì)量的提升。

2 市政工程基坑支護結(jié)構(gòu)施工的要點

2.1 施工安全性

施工單位應當結(jié)合施工安全需求，做好基坑開挖前的探測工作，對施工地點進行地下結(jié)構(gòu)的探測，并借助先進技術(shù)，進行地下結(jié)構(gòu)的分析，做好基坑開挖前的準備工作，不僅保證了基坑開挖進度的安全性，還有助于提升基坑開挖的效率，為基坑支護結(jié)構(gòu)施工提供良好的施工環(huán)境[3]。

2.2 挖掘深度的把控

施工單位在進行基坑挖掘的過程中，應當根據(jù)基坑施工質(zhì)量需求科學把控挖掘深度，既要避免對地下土層造成破壞，也要控制挖掘量，嚴格按照施工圖紙要求控制基坑底部標準高度，為后期市政建設工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)。

2.3 監(jiān)管水平的提升

由于市政工程具有周期長、資金少、項目多的問題，做好市政工程的監(jiān)督管理工作，不僅有助于合理利用市政工程施工過程中的資源，還有助于對施工工程質(zhì)量進行保障。因此，在進行基坑挖掘的過程中，也應當提高監(jiān)督管理水平，相關(guān)部門應根據(jù)基坑施工方案，定期監(jiān)管基坑施工進度，不僅要合理化監(jiān)測基坑挖掘過程中數(shù)據(jù)，還要根據(jù)施工地點地形變化情況，做好動態(tài)化監(jiān)測管理，避免基坑挖掘的過程中出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象，保證基坑施工人員的生命安全。同時，相關(guān)部門也應當加強對基坑施工環(huán)境的監(jiān)測工作，借助信息技術(shù)手段，對基坑施工周邊環(huán)境進行監(jiān)測，避免基坑施工中可能遇到的環(huán)境問題，保證基坑施工環(huán)境的安全，為后期基坑支護工作的開展，提供安全、良好的環(huán)境[4]。

3 市政工程基坑支護結(jié)構(gòu)的施工處理

3.1 挖土、支撐施工

挖土、支撐施工是基坑支護作業(yè)的重要環(huán)節(jié)。因此，施工單位在市政工程基坑支護結(jié)構(gòu)施工時，應當把控好挖土、支撐施工環(huán)節(jié)。一方面，施工單位在挖土過程中，應當做好探測工作，結(jié)合探測土層分析結(jié)果進行挖土，以保障挖土的科學性。另一方面，施工單位在進行支撐作業(yè)時，應該考慮基坑支護結(jié)構(gòu)安全性，建設預留土臺，從而增強土坑的能力，為基坑支護結(jié)構(gòu)的建設提供相對安全的環(huán)境。此外，在進行第二層支撐作業(yè)的過程中，為了提高施工效率，保證支撐質(zhì)量，施工單位可以在樁承臺施工完畢后，將石渣、石粉等作為材料回填基坑，增強土坑的承重能力，為地下或基坑周邊施工提供安全、穩(wěn)定的環(huán)境，有助于市政工程質(zhì)量的提升[5]。

3.2 鋼板樁、鉆孔樁施工

鋼板樁施工需要在基坑現(xiàn)場進行施工，安裝質(zhì)量難以保證，導致經(jīng)常出現(xiàn)支護基坑變形過大及坑壁坍塌等工程事故。此外，傳統(tǒng)鋼支撐布置較密，占用了大部分基坑的面積，導致土方挖運和地下結(jié)構(gòu)施工困難，繼而拖長施工工期，進一步影響到基坑的安全，降低了基坑的可靠性。許多地區(qū)發(fā)布地方規(guī)定，限制傳統(tǒng)鋼支撐的應用。因此，施工單位應當結(jié)合以往施工經(jīng)驗，借助科學技術(shù)與新式工藝，提出科學的解決措施，以降低鋼板樁施工存在的危險性，既可以保證施工人員的安全，又可以保證施工進度的順利進行。

鉆孔樁的工藝原理是由空心鉆桿內(nèi)部通入泥漿或高壓水，從鉆桿底部噴出，攜帶鉆下的土渣沿孔壁向上流動，由孔口將土渣帶出流人泥漿池。鉆孔樁技術(shù)具有設備簡單、操作方便、費用較低等優(yōu)點，適用于小直徑孔(直徑小于800 mm)，但排渣能力較弱。因此，施工單位在應用鉆孔樁技術(shù)時，應當對其排渣能力弱的缺點進行分析，結(jié)合實際施工情況，提出合理化的解決措施，保證基坑支護施工的安全。

施工單位在進行鋼板樁、鉆孔樁施工的過程中，應當結(jié)合排水工程需求，事先做好鋼板樁或鉆孔樁周邊的排水布置工作，降低外部環(huán)境因素對于基坑支護的干擾，提升基坑支護結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

3.3 回收、處理工作

隨著市政工程的不斷開展，施工單位需要在基坑支護目標完成之后，進行鋼板樁的回收，做好建設資源的循環(huán)利用。因此，施工單位在進行鋼板樁支護結(jié)構(gòu)搭建的過程中，應當結(jié)合資源循環(huán)利用的原則，采用抗?jié)B能力較強的材料進行基坑支護結(jié)構(gòu)的搭建，降低施工環(huán)節(jié)雨水、土壤等因素對材料的侵蝕，保證后續(xù)材料的循環(huán)使用。此外，施工單位在基坑支護結(jié)構(gòu)搭建的過程中，也應當做好排水結(jié)構(gòu)的合理化設置工作，借助排水結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對基坑支護排水工作進行合理化調(diào)整，保障基坑排水的正常進行，不僅降低了基坑支護結(jié)構(gòu)現(xiàn)場管理的難度，還有助于市政工程建設工作的有序開展[6]。

4 結(jié)語

市政工程常用的基坑支護結(jié)構(gòu)具有多種方式，施工單位應當加大對基坑支護結(jié)構(gòu)的研究力度，根據(jù)市政工程質(zhì)量要求與施工場地地形、土質(zhì)等方面的不同因素影響，合理選擇基坑支護結(jié)構(gòu)，既保證了市政工程施工的安全性，也有助于市政工程質(zhì)量的提升。