新建調(diào)蓄池深基坑開挖支護(hù)及設(shè)計優(yōu)化

朱曉春

［摘 要］近年來，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市建設(shè)對于土地的利用率也越來越高，建筑工程基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)難度也越來越大。在一些地勢較低的城市，建筑基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)更是面臨著較大的挑戰(zhàn)。深基坑開挖是建筑工程建設(shè)過程中的重要環(huán)節(jié)，也是建設(shè)難度最大的環(huán)節(jié)之一。為了確?；娱_挖工作的安全和順利進(jìn)行，需要對基坑開挖過程中的支護(hù)和設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。本文以深圳市龍崗區(qū)同樂河中游調(diào)蓄池為例，結(jié)合這一工程案例，對深基坑開挖及支護(hù)施工技術(shù)及設(shè)計優(yōu)化進(jìn)行分析，希望能夠為今后深基坑開挖施工的研究和應(yīng)用提供一定的參考。

［關(guān)鍵詞］調(diào)蓄池；深基坑開挖；支護(hù)方案；設(shè)計優(yōu)化

［中圖分類號］TU4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

深基坑開挖過程中的支護(hù)設(shè)計和施工方案影響著該工程的質(zhì)量、成本、施工周期及安全性等因素，也影響到了調(diào)蓄池工程的整體效率和運(yùn)行效果。為解決這些問題，需要針對具體工程情況，制定適合的支護(hù)設(shè)計和優(yōu)化方案，便于施工人員在實際操作中更好地采取相應(yīng)措施，創(chuàng)造出更好的施工環(huán)境和更高效的施工效果?；诖耍疚奶接懥嘶娱_挖中的支護(hù)方案及設(shè)計優(yōu)化方法，介紹了基坑開挖前期的準(zhǔn)備工作，詳細(xì)講述了基坑開挖過程中的支護(hù)方案，包括支撐結(jié)構(gòu)的選取、支護(hù)材料的選擇等。最后，本文探討了設(shè)計優(yōu)化的方法，包括基坑支護(hù)設(shè)計的優(yōu)化方法、基坑開挖過程中的設(shè)計調(diào)整等。

1 工程案例

同樂河中游調(diào)蓄池位于深圳市龍崗區(qū)寶龍街道同樂河左右支交匯處同富裕路附近，新建調(diào)蓄池規(guī)模為3.0萬m3，基坑深度約為21.25～10.3m，調(diào)蓄同樂河左、右支及三棵松水初小雨溢流污染，總服務(wù)面積6.26km2，同樂河左支初小雨通過在樂園路排放口新建1條dn1000-hdpe管收集，沿同樂河左支河道左側(cè)敷設(shè)，接近惠鹽高速公路時，通過頂管方式，敷至同富裕路。頂管工作井內(nèi)徑直徑7.0m，壁厚0.8m，深度11.45m，工作井距離惠鹽高速路堤邊坡坡腳20.6m。于同樂河右支氣盾壩附近新建dn1500鋼筋混凝土管收集同樂河右支初小雨，匯合至同樂河中游調(diào)蓄池進(jìn)水井，經(jīng)3m×2.5m的閘孔轉(zhuǎn)輸至同樂河中游調(diào)蓄池。

新建調(diào)蓄池深基坑工程是一項重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，旨在為城市的水資源管理和防洪排澇等提供支持。然而，在該工程的施工過程中，由于地下水位較高、土層松軟等因素的影響，深基坑開挖及支護(hù)工作面臨著諸多困難和風(fēng)險。為了保障施工安全，提高工程效率，需要采取一系列有效的措施進(jìn)行支護(hù)和優(yōu)化設(shè)計。

2 調(diào)蓄池深基坑開挖的技術(shù)難點(diǎn)和復(fù)雜問題

（1）土壤穩(wěn)定性問題：開挖深度較大的深基坑會對周圍的土體產(chǎn)生一定的影響，可能導(dǎo)致土體失穩(wěn)，甚至引起地面塌陷。因此，在開挖深基坑前需要進(jìn)行土體穩(wěn)定性分析和加固措施設(shè)計，以確保施工的安全性和可靠性。

（2）地下水位控制問題：調(diào)蓄池深基坑開挖過程中，地下水的排水和控制是一個重要問題。如果地下水不能得到有效控制，會導(dǎo)致坑底漲水，影響施工進(jìn)度和質(zhì)量。因此，需要采用一系列地下水控制措施，如降低地下水位、加固地下水隔離帶等［1］。

（3）支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計問題：深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)是保證施工安全和質(zhì)量的關(guān)鍵。合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計可以保證深基坑的穩(wěn)定性和承載能力，同時減少施工難度和成本。支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計需要考慮地質(zhì)條件、土體性質(zhì)、施工難度等因素。

（4）施工方法問題：調(diào)蓄池深基坑開挖的施工方法需要根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇和調(diào)整。不同的施工方法會對土體和支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的影響，需要根據(jù)具體情況制定施工方案。同時，施工過程中需要注意施工質(zhì)量和安全，確保施工進(jìn)度和質(zhì)量。

3 調(diào)蓄池深基坑開挖支護(hù)的技術(shù)要點(diǎn)

3.1 基坑開挖前期準(zhǔn)備工作

在基坑開挖前期，充分的準(zhǔn)備工作能夠為后續(xù)的施工提供充足的保障，確保施工的順利進(jìn)行和安全性。具體要點(diǎn)包括五個方面。一是在進(jìn)行調(diào)蓄池深基坑開挖前，需要進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察和土壤力學(xué)試驗，了解地下情況和土壤力學(xué)特性，為后續(xù)的支護(hù)設(shè)計和施工方法選擇提供依據(jù)。二是根據(jù)地質(zhì)勘察和土壤力學(xué)試驗結(jié)果，設(shè)計合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)。支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮施工期間的土壤穩(wěn)定性、施工效率和支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性。三是根據(jù)設(shè)計支護(hù)結(jié)構(gòu)和地下情況，確定基坑的開挖范圍和深度。同時，還需要考慮基坑周圍的建筑物和地下管線等因素，避免施工對周圍環(huán)境造成不必要的影響。例如，本工程中開挖采用人工配合機(jī)械分層開挖，根據(jù)基坑所處位置的土質(zhì)、水文條件、現(xiàn)場允許程度等因素確定具體方案［2］。四是確定降水井和排水管道的位置和數(shù)量，降水井和排水管道的設(shè)置能夠有效降低地下水位，保證施工期間土壤穩(wěn)定。五是根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和地下情況，選擇合適的施工方法。施工方法應(yīng)考慮施工效率、土壤穩(wěn)定性、安全性等因素。為保證施工安全預(yù)防高空墜落事件的發(fā)生，基坑開挖施工過程中要做好臨邊防護(hù)工作。防護(hù)欄桿如圖1 所示。

3.2 開挖基坑

開挖前，先由人工沿沉井邊線開挖1.2m寬的探坑，然后每條邊框取若干探點(diǎn)，用洛陽鏟再次探明是否存在地下管線。開挖過程中采用人工配合機(jī)械分層開挖，根據(jù)基坑所處位置的土質(zhì)、水文條件、現(xiàn)場允許程度等因素具體確定。一般控制在2.5m左右，設(shè)計有要求時，從其要求。基坑開挖到位后，對地基進(jìn)行平整夯實，使其具有足夠的承載力。沉井范圍內(nèi)需鋪設(shè)20cm厚水泥砂漿（厚度可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整），以免井筒制作過程中產(chǎn)生不均勻沉降導(dǎo)致井筒傾斜，甚至井壁混凝土開裂，同時進(jìn)行地下水位的控制和排水工作，確?；觾?nèi)部的穩(wěn)定性和安全性。

3.3 安裝支撐結(jié)構(gòu)

支撐結(jié)構(gòu)的選擇和安裝需要綜合考慮土體性質(zhì)、基坑深度、周圍環(huán)境和施工周期等因素。常用的支撐結(jié)構(gòu)包括鋼支撐、混凝土支撐和土工合成材料等。以下是安裝支撐結(jié)構(gòu)的一般步驟。首先，根據(jù)基坑的深度和土體性質(zhì)，選擇合適的支撐結(jié)構(gòu)類型和尺寸。支撐結(jié)構(gòu)的尺寸和布置應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求和實際情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。其次，要在基坑邊緣開挖出足夠的空間，以便安裝支撐結(jié)構(gòu)。按照設(shè)計要求和預(yù)定的順序和方法進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)的安裝。在安裝過程中，需要注意支撐結(jié)構(gòu)的水平、垂直和平面度等方面的控制，確保支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和正確性。第三，連接支撐結(jié)構(gòu)。支撐結(jié)構(gòu)的連接方式有焊接、螺栓和卡板等多種方法。在連接過程中，需要注意連接部位的緊密度和可靠性，確保支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。最后，安裝支撐結(jié)構(gòu)后，需要進(jìn)行嚴(yán)密的檢查和維護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，同時進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)和修復(fù)工作，確保支撐結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)行和使用［3］。

3.4 基坑降水

在調(diào)蓄池深基坑開挖支護(hù)施工中，基坑降水是一個非常重要的問題?；咏邓ǔ２捎帽谜净蚓c(diǎn)降水的方法來解決。泵站降水是指在基坑內(nèi)設(shè)置降水泵站，通過泵站將地下水泵出基坑外，以維持基坑內(nèi)干燥狀態(tài)。而井點(diǎn)降水則是通過在基坑周圍設(shè)置多口井點(diǎn)，將地下水泵出并排入?yún)R水管道中，再通過匯水管道將地下水排出基坑外。在進(jìn)行基坑降水前，需要首先進(jìn)行地下水勘探，確定地下水的水位、流向和含水層的性質(zhì)等。同時，還需要根據(jù)地下水勘探結(jié)果確定降水方案，包括降水井點(diǎn)的數(shù)量、井點(diǎn)深度、泵站的位置和泵站的數(shù)量等。此外，還需要注意以下事項：一是選擇合適的泵站和井點(diǎn)降水方案，以確?；觾?nèi)地下水的及時排出；二是隨時監(jiān)測基坑內(nèi)的地下水水位，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整降水方案；三是加強(qiáng)現(xiàn)場管理，確保降水設(shè)備的及時維護(hù)和保養(yǎng)，以免設(shè)備故障影響降水效果；四是在降水過程中，需要注意基坑周圍建筑物和地下管線的安全，避免因為降水導(dǎo)致周圍建筑物或管線的沉降或損壞。

3.5 完善輔助設(shè)施

在深基坑開挖支護(hù)中，完善的輔助設(shè)施是非常重要的。這些設(shè)施可以提高施工效率，保證施工質(zhì)量，并確保安全生產(chǎn)。第一，設(shè)置施工平臺，其目的是為了方便施工人員及物料進(jìn)出基坑而設(shè)置的平臺，通常設(shè)置在基坑邊緣，便于施工人員進(jìn)行作業(yè)。施工平臺的建設(shè)需要考慮安全、穩(wěn)定性和承載能力等因素。第二，合理設(shè)置通風(fēng)設(shè)施?；娱_挖時，基坑內(nèi)部會產(chǎn)生大量的粉塵和有害氣體，有效的通風(fēng)設(shè)施可以將基坑內(nèi)部的空氣流動起來，保證施工人員的健康和安全。保持基坑內(nèi)部的清潔，及時清理垃圾和廢棄物。第三，設(shè)置照明設(shè)施，基坑內(nèi)部通常光線較暗，為了保證施工人員的安全和作業(yè)效率，做好照明工作，確?；觾?nèi)部有足夠的光線。第四，準(zhǔn)備測量設(shè)備，基坑開挖需要進(jìn)行測量，以確保開挖的尺寸和位置符合設(shè)計要求，如水準(zhǔn)儀、全站儀等。第五，救援設(shè)備。在施工過程中，可能會發(fā)生意外，因此需要設(shè)置救援設(shè)備，包括消防器材、急救箱等。

3.6 施工監(jiān)測和維護(hù)

在調(diào)蓄池深基坑開挖支護(hù)施工中，施工監(jiān)測和維護(hù)是非常重要的一環(huán)，可以有效保證工程的順利進(jìn)行和質(zhì)量安全。以下從三個方面介紹施工監(jiān)測和維護(hù)的內(nèi)容。一是監(jiān)測設(shè)備和方法。在施工過程中，需要安裝各種監(jiān)測設(shè)備，如土壓力計、水位計、變形儀等，對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊土體進(jìn)行實時監(jiān)測。同時，還需要采取多種監(jiān)測方法，如現(xiàn)場觀測法、測量法、試驗法等，對基坑開挖過程中的變化進(jìn)行分析和評估。二是監(jiān)測內(nèi)容。包括地下水位、土體變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形等方面。其中，地下水位是基坑開挖過程中需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，需要及時采取降水措施，保證基坑內(nèi)部的安全穩(wěn)定。土體變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)變形也需要及時監(jiān)測和評估，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。三是維護(hù)措施。在施工過程中，需要對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行維護(hù)，保證其穩(wěn)定性和安全性。具體措施包括及時補(bǔ)充土壓力、調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)連接等。同時，還需要加強(qiáng)對周邊環(huán)境的管理，保證周邊土體的穩(wěn)定性和安全性。

4 調(diào)蓄池深基坑設(shè)計優(yōu)化

4.1 基坑支護(hù)設(shè)計的優(yōu)化方法

針對深基坑的支護(hù)設(shè)計優(yōu)化，具體可概括以下五個方面。一是合理選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)考慮開挖深度、周邊環(huán)境、土體性質(zhì)等多種因素，選擇適合的支護(hù)結(jié)構(gòu)，如樁墻、鋼支撐、混凝土拱形支撐等。同時，還需考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工難度和成本。二是加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)連接。支護(hù)結(jié)構(gòu)的連接是保證整個支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵，需要采用可靠的連接方式，如鋼筋混凝土懸臂梁、鋼管撐等，以確保支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的相互配合和支撐作用。三是優(yōu)化基坑降水方案?；咏邓腔娱_挖中需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。在降水方案設(shè)計中，應(yīng)采用合理的降水管網(wǎng)布置、適當(dāng)?shù)慕邓髁亢徒邓畷r間等措施，以確?；觾?nèi)部的穩(wěn)定性和安全性。四是加強(qiáng)輔助設(shè)施的設(shè)計。輔助設(shè)施的設(shè)計對于基坑開挖的順利進(jìn)行和質(zhì)量安全非常重要。包括支撐結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計、支護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中的安全措施、工程物資和設(shè)備的存儲和管理等方面。需要綜合考慮各種因素，確保輔助設(shè)施的完善和合理。五是精細(xì)化施工管理。基坑支護(hù)的施工管理需要嚴(yán)格按照設(shè)計方案進(jìn)行，確保施工過程中的質(zhì)量和安全。需要做好施工計劃的制定、施工現(xiàn)場的管理、工程質(zhì)量的檢查和驗收等工作。同時，還需要加強(qiáng)對施工過程中的各種問題的解決和應(yīng)對。

4.2 基坑開挖過程中的設(shè)計優(yōu)化調(diào)整

基坑開挖過程中的設(shè)計調(diào)整是指在工程施工過程中隨時根據(jù)實際情況對原設(shè)計方案進(jìn)行修改、優(yōu)化和完善，以使得整個工程更加有效、安全和經(jīng)濟(jì)。調(diào)蓄池深基坑設(shè)計優(yōu)化之基坑開挖過程中的設(shè)計調(diào)整要點(diǎn)包含五方面內(nèi)容。一是現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，通過對施工現(xiàn)場采取動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取和處理分析技術(shù)，及時掌握、把握變化趨勢，發(fā)現(xiàn)問題并及時做出調(diào)整。二是基坑邊界調(diào)整，由于場地條件、土層性質(zhì)等客觀因素的影響，有時會發(fā)現(xiàn)原來設(shè)想中的基坑形狀并不完全適用于實際情況，這就需要重新認(rèn)真評估和規(guī)劃。三是工藝流程調(diào)整，若在開挖過程中遇到了預(yù)期之外的難題，可以嘗試使用一些針對性強(qiáng)的、提前商定好的備選方案，或者通過創(chuàng)新方法，優(yōu)化施工工序，以達(dá)到效率的提升與建筑質(zhì)量的保證。四是支護(hù)材料選用調(diào)整，對于變化或突發(fā)情況，可以適時更換或優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)的材料，如特殊型鋼、新型背擋墻等，以增強(qiáng)基坑土壤穩(wěn)定，降低施工風(fēng)險。五是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)優(yōu)化，在實際工程建設(shè)中需要關(guān)注施工過程中出現(xiàn)的難點(diǎn)，并不斷研究合理的方法和技術(shù)來解決問題，如提高堆土墻工程質(zhì)量控制、改進(jìn)支護(hù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)細(xì)節(jié)等。

5 結(jié)語

本文圍繞新建調(diào)蓄池深基坑開挖支護(hù)及設(shè)計優(yōu)化展開研究，系統(tǒng)梳理了基坑開挖的基本步驟和要點(diǎn)，并深入探討了基坑開挖過程中的技術(shù)難點(diǎn)和復(fù)雜問題。通過對相關(guān)文獻(xiàn)和案例的分析，提出了一系列基坑開挖支護(hù)和設(shè)計優(yōu)化的方法和建議?；娱_挖技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，需要進(jìn)一步研究和探索新的支護(hù)結(jié)構(gòu)和建設(shè)方法，以滿足不斷變化的工程需求。

參考文獻(xiàn)

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