市政工程深基坑施工的技術難點及分析

左佳

合肥工大建設監(jiān)理有限責任公司 230001

引言

深基坑是為安全施工地下結構而形成的一種臨時結構，是地下空間開發(fā)的先導條件，比如地下停車站、地鐵車站的建設、市政綜合管廊的開發(fā)及城市地下綜合體的開發(fā)等都是建立在深基坑的基礎之上。

深基坑理論上是指開挖深度超過5m（含5m）的地下空間，其基坑工程主要包括基坑支護體系與土方開挖，在地下工程施工完成后就不再需要，屬于臨時結構，但具備很強的區(qū)域性、時空性和綜合性。

深基坑施工是一項施工時間長、工作量大、施工難度大、技術要求高、精細化要求高的大型工程，且受水文、地質(zhì)、地下管線、地下及周邊構筑物等不確定因素制約，甚至開挖形狀、面積和深度都會帶來很大的風險。

因此需要合理制定施工方案，結合科學技術手段及施工過程中發(fā)現(xiàn)的實際土層結構等，有效的針對深基坑施工中遇到的難點進行分析并解決，從而保障深基坑施工的進度質(zhì)量安全，為后續(xù)市政工程施工打下堅實基礎。

1 深基坑的特點

1.1 深基坑具有很強的區(qū)域性

在黃土地基、砂土地基、軟黏土地基等工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件不同的地基中，基坑工程差異性很大，有著非常明顯的區(qū)別。即使是在同一個城市里的不同區(qū)域，土質(zhì)特征或巖層結構等都有可能存在著很大的差異。

正是由于巖土性質(zhì)、地質(zhì)條件和水文條件等的復雜性、不均勻性以及不確定性，往往造成勘察單位得到的數(shù)據(jù)離散性很大，難以準確代表土層的整體情況。同時由于深基坑相鄰建筑物、構筑物及市政地下管網(wǎng)的位置、抵御變形的能力、重要性以及周圍場地條件也會對深基坑造成很大的影響[1]。

因此，深基坑開挖要因地制宜，結合地區(qū)具體情況具體應用，具體問題具體分析，而不能簡單地完全照搬外地的經(jīng)驗。

1.2 深基坑具有較強的時空性

深基坑設計過程中，要注意深基坑工程的空間效應。特別是針對具有較強蠕變性的軟黏土等，作用在支護結構上的土壓力隨時間變化，蠕變將使土體強度降低，甚至因支護結構的影響都有可能對土壓力造成明顯的影響，甚至只是土壤重量的變化，使土坡穩(wěn)定性減小，而讓土坡的穩(wěn)定性遭到破壞。

深基坑施工開挖形成的深度和平面的形態(tài)等情況的不同，會在一定程度上對基坑支護結構的穩(wěn)定性造成影響并使其發(fā)生形變。

所以在深基坑開挖過程中，必將引起周圍地基中地下水位變化和應力場的改變，導致周圍地基土體的變形，對相鄰建筑物、構筑物及市政地下管網(wǎng)產(chǎn)生影響，影響嚴重的將危及相鄰建筑物、構筑物及市政地下管網(wǎng)的安全與正常使用，同時大量土方運輸也對交通產(chǎn)生影響。

1.3 深基坑具有超強的綜合性

深基坑開挖周期長，從開挖到完成地面以下的全部隱蔽工程，常常經(jīng)歷多次降雨、周邊堆載、振動等許多不利條件，安全度的隨機性較大。

深基坑開挖深度大，工程量比淺基坑增加很多，對基坑變形以及基坑周圍環(huán)境的變形影響巨大。

深基坑開挖工程量大，對土體中原有天然應力的釋放也大，使基坑周圍環(huán)境的不均勻沉降加大，使基坑周圍的建筑物出現(xiàn)不利的拉應力，地下管線的某些部位出現(xiàn)應力集中等。

2 深基坑施工的技術難點

2.1 水文、地質(zhì)條件復雜

深基坑設計過程中，為了保證其設計的合理性，必須要結合水文、地質(zhì)條件，針對土體進行取樣分析，地質(zhì)結構本身就具備一定的多樣性以及不穩(wěn)定性，導致土體取樣分析的質(zhì)量和準確度就存在一定缺陷，甚至出現(xiàn)取樣參數(shù)數(shù)據(jù)和施工圖層的參數(shù)不符的現(xiàn)象發(fā)生，進而致使數(shù)據(jù)的偏差，與地質(zhì)環(huán)境無法匹配。

深基坑施工過程中，主要是以土壓力和自身的承重能力來進行區(qū)別與評測。深基坑施工建設地段的水文、地質(zhì)條件復雜，基于建設地段土質(zhì)在橫縱方向上存在的較大的土質(zhì)差別，一般建設地段在開挖過程中，水平方向的開挖面積比較大，水平方向上土質(zhì)會出現(xiàn)比較大的差別，同時隨著挖掘深度的增大使得地質(zhì)條件在豎直方向上有很大的差別，從而導致深基坑施工由于水文、地質(zhì)條件參差不齊而受到嚴重的影響。

在實際施工過程中，因地質(zhì)環(huán)境和其內(nèi)部巖層結構的多變，導致土壓力的大小差距過于嚴重，導致整個深基坑支護工作的不穩(wěn)定性以及難度加大。

對于土壤內(nèi)部的含水率以及摩擦力等條件都會受到外界環(huán)境的因素影響進而產(chǎn)生變化，即使是在相同的時間段，地質(zhì)結構也并非始終不變的，只是變化過于微小，難于觀察。

2.2 地下及地上周邊建筑物影響較大

隨著城市的發(fā)展，城市逐漸向地下空間延伸，地鐵、隧道、地下商場等公共建筑物不斷涌現(xiàn)；同時城市中的建筑物比較多，包括居民樓、寫字樓、公共設施等重要的建筑。深基坑在開挖過程中土層的整體結構會遭到破壞，對周邊建筑物的穩(wěn)定性會造成一定的影響，甚至可能會導致周邊建筑物出現(xiàn)沉降等問題。同時城市地下管線鋪設比較復雜，在深基坑的施工建設過程中，會嚴重阻礙施工的正常進行[2]。

3 深基坑施工的技術分析

3.1 深基坑施工的前期準備

深基坑施工的前期準備工作要對施工周邊環(huán)境的勘察分析和調(diào)查工作。

首先要做好工程周邊的環(huán)境信息進行調(diào)查與收集，地質(zhì)底層信息、土壤巖體信息以及地段土層的勘測工作，結合土層結構特征，合理選擇深基坑施工技術，并且利用這些信息來作為深基坑支護技術及結構設計的主要依據(jù)。其次要找到市政相關部門了解地下管線鋪設具體情況，包括地下管線的鋪設面積以及鋪設的具體深度等。再次針對周邊建筑物及地下管線，采取適當?shù)闹ёo、加固和保護措施，做好實地考察工作，更要注意開挖過程中遇到地下水的問題，提前做好防護措施，避免在施工過程中帶來不必要的破壞和損失。同時須組織專家對施工方案進行論證并要求專家提出明確的結論，在論證評審報告上簽字，只有經(jīng)專家論證通過后方可進行施工。

深基坑開挖前須由專業(yè)隊伍對基坑支護結構和周邊環(huán)境（道路路面、民房建筑等）進行監(jiān)測，定期進行位移、沉降觀測。

3.2 深基坑施工的基坑支護

深基坑施工最重要的一點是提高地基穩(wěn)定性，從根源上為市政工程的穩(wěn)定開展和后期應用提升安全保障。而深基坑支護的綜合技術水平是決定地基穩(wěn)定性的主要條件，最重要的首先是要保證周邊環(huán)境的安全，然后再充分考慮建筑物自身的安全，因此在深基坑施工必須做好支護工作。

從技術角度上講，支護方案的選擇不僅要求保證邊坡的穩(wěn)定，而且要滿足變形控制的要求，以確?；又車慕ㄖ铩⒌缆返鹊陌踩?。

基坑支護形式的合理選擇，是基坑支護設計的首要工作，應根據(jù)地質(zhì)條件，周邊環(huán)境的要求及不同支護形式的特點、造價等因素，通過綜合評判來加以選擇。

選擇深基坑支護形式時，要遵循安全和有效利用的原則，要充分考慮場地實際情況、水文及地質(zhì)條件、工程實際情況等諸多因素，還要有針對性地選擇適宜的支護形式，選擇時不僅要對每種支護形式的特點進行全面了解，同時還要與工程結構、周圍環(huán)境及地質(zhì)情況有效結合，在有效地縮短施工工期的同時，還能夠在不破壞地質(zhì)結構的情況下對深基坑進一步鞏固，確保深基坑施工的順利進行。

當?shù)刭|(zhì)條件較好，周邊環(huán)境要求較寬松時，可以采用柔性支護，如錨噴支護、土釘墻等；周邊環(huán)境要求較高時，應采用較剛性的支護形式，以控制水平位移，如排樁或地下連續(xù)墻等。

當?shù)刭|(zhì)條件較差，周邊環(huán)境要求較高時，如采用錨桿容易造成周邊土體的擾動并影響周邊環(huán)境的安全，故應采用內(nèi)支撐形式為好；

當?shù)刭|(zhì)條件特別差，基坑深度較深，周邊環(huán)境要求較高時，可采用地下連續(xù)墻加逆作法這種最強的支護方式。

深基坑支護結構的主要作用是擋土，使基坑在開挖和基礎施工的全過程中能安全順利地進行，并保證對臨近建筑、公共設施和周邊環(huán)境不產(chǎn)生危害。所以深基坑開挖前還必須對支護結構的質(zhì)量進行檢測，檢測合格后方允許開挖[3]。

3.3 深基坑施工的降排水

深基坑施工過程中，為保證施工安全和減少基坑開挖對周圍環(huán)境的影響，當基坑開挖深度內(nèi)存在飽和軟土層和含水層或下部承壓水對基坑底板產(chǎn)生影響時，或造成地下水滲入坑內(nèi)，土方邊坡易形成塌方，而且當?shù)鼗凰?，土方開挖工作也難以繼續(xù)進行。

合理設置防滲墻，可以防止基坑坡面和基底的滲水，保證坑底干燥，便于施工開挖，做好對周邊環(huán)境濕度和溫度的監(jiān)測工作，做好天氣情況的統(tǒng)計工作，做好防雨水工作，避免雨天施工影響工程質(zhì)量，對周邊土壤造成很大的影響。

合理設置開挖深度，可以適當?shù)亟档偷叵滤徊捎媒档偷叵滤淮胧?，讓基坑開挖按施工順序進行。大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，降水引起的地面沉降是一個緩慢的過程，沉降完成往往需要幾個月時間。短期降水，在固結還未完成的情況下，地下水位就迅速回升，對地面沉降有影響但并不明顯。地下水恢復后會造成沉降地面回彈，回彈量跟沉降量有關，但回彈量一般小于沉降量。因此，在降水后，采取回灌地下水的措施，能夠補償降水引起的沉降。

當深基坑內(nèi)出現(xiàn)水時，必須通過合理的手段及時將積水排出，必要時可以使用排水機，確保深基坑結構的穩(wěn)定性。常見的地下水控制方法有集水明排、降水、截水和回灌等形式單獨或組合使用。

3.4 深基坑施工的分層開挖

深基坑土方開挖應充分考慮時空效應，土方應分層、分區(qū)、對稱、均衡開挖，并符合設計工況的要求；主要是出于防止土體應力、強度急劇降低，使基坑邊坡發(fā)生局部破壞或整體失穩(wěn)、滑移，支護結構傾斜、下陷以致倒塌。

在土方分層開挖時，一定要明晰土方開挖的總體順序和方法，必須按照流程，開挖順序不能顛倒。

首先在確定開挖的順序和坡度后，要把地表清掃干凈，清理施工區(qū)域內(nèi)的地下、地上障礙物；其次繪制開槽灰線，定位控制線、控制樁，明確開挖具體范圍。如若選用分層分段依次開挖，并在危險地段設置明顯的危險標識；最后在開挖完成修整槽邊后，要選擇合適的渣土車將土清理出去，保證基坑內(nèi)的整潔。

3.5 深基坑施工的土方回填

開挖完成后，檢查基坑底地坪上有無積水、雜物，應將基底表面上的垃圾或樹根等雜物、洞穴都處理完，清理干凈。

選用好土回填前，要檢驗回填土料的土質(zhì)和水分并分類堆放，檢驗各種土料的含水率是否在控制范圍內(nèi)。如含水率偏高可采用翻松、晾曬等措施；如含水率偏低，可采用預先澆水潤濕等措施。

填土應分層鋪攤，做好分層碾壓回填工作，每層鋪土的厚度應根據(jù)土質(zhì)、密實度要求和機具性能確定。依次進行修整、找平、夯實、驗收。碾壓時，輪（夯）跡應互相搭接，防止漏壓、漏夯[4]。

4 結束語

綜上所述，伴隨市政工程的規(guī)模和數(shù)量不斷擴大和增加，深基坑施工成為市政工程的重中之重，其質(zhì)量的好壞直接影響著建筑后期使用的安全性，因此未來在提升市政工程深基坑整體施工水平的過程中，應優(yōu)化施工作業(yè)方式，推廣技術高效利用，嚴格把控應用過程，重視實踐經(jīng)驗積累，更好地體現(xiàn)其在市政工程中的應用價值。