市政工程施工深基坑開挖支護關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

瞿 強

江西省地質(zhì)工程集團有限公司 （路橋市政公司） 江西 南昌 330000

在市政工程施工中，深基坑開挖支護關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要。這些關(guān)鍵技術(shù)包括了各種支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工監(jiān)控以及安全措施的實施等。利用這些技術(shù)，可以有效地避免基坑坍塌、地層滑移以及可能的地下水滲漏等問題，保證基坑開挖的安全和順利進行。

1 市政工程施工深基坑開挖支護的重要性

1.1 提供可靠的支撐結(jié)構(gòu)

市政工程施工中，深基坑的開挖是非常常見的工作，但由于土壤條件的復(fù)雜性和基坑深度的增加，施工過程中容易遇到土壤塌方和地面沉降的問題。因此，對于深基坑開挖支護的重要性不可忽視。支撐結(jié)構(gòu)的重要性和作用具體如下：（1）提供穩(wěn)定的土壤支撐：支撐結(jié)構(gòu)可以提供坑壁土壤的支撐和穩(wěn)定，防止土體發(fā)生塌方，從而確保施工安全。（2）分擔(dān)土壤壓力：通過合理設(shè)計并施工支撐結(jié)構(gòu)，可以有效分擔(dān)坑壁土壤的壓力，確?；拥姆€(wěn)定性和整體安全。（3）形成閉合結(jié)構(gòu)：支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)置可形成一個封閉的空間，保證施工過程中不受外界干擾，并保護周圍環(huán)境的安全[1]。

1.2 預(yù)防土壤塌方和地面沉降

一旦地下基坑發(fā)生土壤塌方，將會導(dǎo)致嚴(yán)重的安全問題和工期延誤。因此，預(yù)防土壤塌方和地面沉降是市政工程施工深基坑開挖支護的重要任務(wù)。以下是具體預(yù)防土壤塌方和地面沉降的措施：（1）合理選擇支撐結(jié)構(gòu)：根據(jù)不同的土壤類型、坑深等因素，選擇合適的支撐結(jié)構(gòu)，確保它能夠承受土壤的壓力并提供穩(wěn)定的支撐。（2）施工過程中監(jiān)測：通過實時監(jiān)測開挖過程中的土壤變形和壓力，及時采取措施進行調(diào)整和支護，防止土壤的塌方和地面的沉降。（3）控制開挖速度：合理控制開挖速度，防止土壤失去支撐而發(fā)生塌方或沉降。（4）土壤加固與改良：對于土壤條件脆弱的區(qū)域，可以采取加固和改良措施，增強土壤的穩(wěn)定性，減少塌方和沉降的風(fēng)險。

1.3 確保施工安全

市政工程施工中，保證施工過程的安全性是至關(guān)重要的。深基坑開挖支護的關(guān)鍵技術(shù)對于施工安全的保障起著重要作用。以下是確保施工安全的措施：（1）定期安全檢查：定期對支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和完整性進行檢查和評估，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施解決。（2）建立緊急應(yīng)對機制：制定并落實緊急情況下的應(yīng)對措施，保障工人和周圍環(huán)境的安全。（3）培訓(xùn)和指導(dǎo)：為工程人員提供培訓(xùn)和指導(dǎo)，掌握深基坑開挖支護的關(guān)鍵技術(shù)和操作要點，增強施工安全意識。（4）合理規(guī)劃和協(xié)調(diào)：在施工前充分規(guī)劃和協(xié)調(diào)各方面資源，確保施工順利進行，減少安全風(fēng)險。

在市政工程施工中，深基坑開挖支護技術(shù)的應(yīng)用是確保施工安全和保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過提供可靠的支撐結(jié)構(gòu)、預(yù)防土壤塌方和地面沉降，以及確保施工安全，可以有效地保護工人的生命安全和降低工程風(fēng)險。因此，合理應(yīng)用深基坑開挖支護的關(guān)鍵技術(shù)對于市政工程的成功完成至關(guān)重要[2]。

2 市政工程施工深基坑開挖支護的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 地下探測技術(shù)

在市政工程施工深基坑開挖支護過程中，地下探測技術(shù)的應(yīng)用是至關(guān)重要的。通過地質(zhì)勘探和地下設(shè)施調(diào)查，可以獲取地下結(jié)構(gòu)和土壤條件的詳細(xì)信息，為支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工過程提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。以下將具體介紹地下探測技術(shù)的兩個重要方面：地質(zhì)勘探和地下設(shè)施調(diào)查。

2.1.1 地質(zhì)勘探

地質(zhì)勘探是通過對地下土壤和巖石條件進行調(diào)查和分析，獲取其物理、力學(xué)特性和地質(zhì)構(gòu)造的信息。在深基坑開挖支護中，地質(zhì)勘探的重要性體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）確定土壤和巖石的力學(xué)特性：通過地質(zhì)勘探可以獲取土壤和巖石的力學(xué)參數(shù)，如抗剪強度、抗壓強度等，以便合理設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)和施工方案。（2）判斷地下水位和水文條件：地質(zhì)勘探可以幫助確定地下水位和水文條件，如水位變化趨勢、水質(zhì)等，對支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計和水土保持措施提供重要參考。（3）分析地質(zhì)構(gòu)造：地質(zhì)勘探可以獲得地下的構(gòu)造信息，如斷層、裂隙、巖溶等，幫助評估工程地質(zhì)風(fēng)險，并制定相應(yīng)的支護措施。（4）確定地下障礙物：地質(zhì)勘探也可以用于確定地下障礙物的位置和性質(zhì)，如管線、地鐵隧道等，以避免對地下設(shè)施造成破壞或施工安全問題。

2.1.2 地下設(shè)施調(diào)查

地下設(shè)施調(diào)查是對地下現(xiàn)有管線、電纜等各種地下設(shè)施進行調(diào)查和定位，以確?；娱_挖施工過程中不會對現(xiàn)有設(shè)施造成損害。以下是地下設(shè)施調(diào)查的重要性和作用：（1）確定地下設(shè)施位置：地下設(shè)施調(diào)查可以確保施工過程中不會對現(xiàn)有管線、電纜等地下設(shè)施造成損害，避免事故和延誤施工。（2）評估設(shè)施狀態(tài)：地下設(shè)施調(diào)查可以評估現(xiàn)有地下設(shè)施的狀態(tài)，如老化程度、承載能力等，從而決定是否需要進行修復(fù)或遷移。（3）設(shè)施沖突預(yù)防：地下設(shè)施調(diào)查可以避免施工過程中與現(xiàn)有地下設(shè)施發(fā)生沖突，避免損壞或重新施工的成本和時間。（4）規(guī)劃管線和電纜布局：地下設(shè)施調(diào)查可以為新建地下管線和電纜的規(guī)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確保合理布局和更好的管理維護。

通過地質(zhì)勘探和地下設(shè)施調(diào)查的應(yīng)用，可以準(zhǔn)確了解施工地點的地下情況，為支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計提供準(zhǔn)確的地質(zhì)和地下設(shè)施信息。這有助于合理規(guī)劃施工過程，預(yù)防地下問題的發(fā)生，并保證基坑開挖施工的順利進行。因此，地下探測技術(shù)在市政工程施工中扮演著重要的角色。

2.2 地質(zhì)力學(xué)參數(shù)測試

地質(zhì)力學(xué)參數(shù)測試是通過實驗和測試來獲取土壤的力學(xué)性質(zhì)和特性，進而建立土壤力學(xué)模型。這對于深基坑開挖支護中的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工過程非常重要。以下將具體介紹地質(zhì)力學(xué)參數(shù)測試的兩個重要方面：土壤力學(xué)性質(zhì)測試和建立土壤力學(xué)模型。

2.2.1 土壤力學(xué)性質(zhì)測試

土壤力學(xué)性質(zhì)測試是通過實驗室測試和現(xiàn)場觀測來獲得土壤的力學(xué)特性和參數(shù)。下面列舉了一些常見的土壤力學(xué)性質(zhì)測試：（1）荷載試驗：通過在土壤上施加荷載并監(jiān)測應(yīng)力和應(yīng)變的變化，確定土壤的抗壓強度、剪切強度和變形特性。（2）液塑性指數(shù)測試：液塑性指數(shù)測試用于評估土壤的流動性和塑性特性，以確定其可塑性和可變性。（3）密度測試：通過測量土壤的重量和體積，計算土壤的干密度，對設(shè)計和土方計算非常重要。（4）水分含量測試：測量土壤中的水分含量，對于確定土壤的重量含水量和濕度變化非常重要。（5）鉆孔觀測：通過在現(xiàn)場進行鉆孔觀測和取樣，以獲取土壤的層狀分布和物理特性。這些測試可以提供關(guān)于土壤的重要信息，幫助工程師了解土壤的力學(xué)特性和行為，從而進行準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工安排[3]。

2.2.2 建立土壤力學(xué)模型

建立土壤力學(xué)模型是根據(jù)土壤力學(xué)參數(shù)和實際工程狀況來模擬土壤的力學(xué)行為。通過以下步驟可以建立土壤力學(xué)模型：（1）收集土壤樣本和測試數(shù)據(jù)：進行土壤測試和觀測，獲取土壤力學(xué)參數(shù)，如抗剪強度、抗壓強度、彈性模量等。（2）確定土壤的本構(gòu)模型：根據(jù)土壤的力學(xué)特性和實驗數(shù)據(jù)，選擇適當(dāng)?shù)谋緲?gòu)模型來描述土壤的力學(xué)行為，如彈性體模型、塑性模型或彈塑性模型。（3）進行數(shù)值模擬和分析：利用計算機輔助軟件，將土壤力學(xué)模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)方程，并進行數(shù)值模擬和分析，以模擬土壤的變形和應(yīng)力分布。（4）進行模型驗證：將模擬結(jié)果與實際觀測結(jié)果進行比較，對模型進行驗證和調(diào)整，以提高模型的準(zhǔn)確性和可靠性。建立土壤力學(xué)模型可以幫助工程師更好地理解土壤的力學(xué)行為，從而進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工控制。例如，在深基坑支護中，通過建立土壤力學(xué)模型可以預(yù)測土壤的變形和應(yīng)力分布，進而優(yōu)化支護結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工方法。

2.3 支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

支護結(jié)構(gòu)設(shè)計是在深基坑開挖中非常重要的一環(huán)，它的目標(biāo)是選擇適當(dāng)?shù)闹ёo結(jié)構(gòu)，以保證基坑的穩(wěn)定性和施工安全。以下將具體介紹支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的兩個重要方面：土壤壓力計算和支護結(jié)構(gòu)選擇。

2.3.1 土壤壓力計算

在支護結(jié)構(gòu)設(shè)計中，計算土壤壓力是一個關(guān)鍵的步驟。土壤壓力是指由于土壤的自重和活動載荷而在基坑壁上產(chǎn)生的壓力。以下是一些常見的土壤壓力計算方法：（1）假設(shè)土壓力分布法：根據(jù)土壤壓實曲線和基坑土壤的載荷條件，根據(jù)土壓力分布理論計算土壤的水平和垂直壓力分布。（2）彈塑性理論：根據(jù)土壤的彈性和塑性特性，使用有限元方法計算土壤的變形和應(yīng)力分布。以上的土壤壓力計算方法可以提供支護結(jié)構(gòu)設(shè)計所需的土壤力學(xué)參數(shù)和荷載信息，從而確定支護結(jié)構(gòu)的尺寸和強度。

2.3.2 支護結(jié)構(gòu)選擇

在深基坑開挖中，根據(jù)土壤條件、施工要求和安全性要求等因素選擇適當(dāng)?shù)闹ёo結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的。以下是一些常見的支護結(jié)構(gòu)選擇方法：（1）樁墻支護：將一系列的樁按一定的排布間距沉入土壤中，形成樁墻，以抵抗土壤的側(cè)向壓力。樁墻可以根據(jù)土壤條件和工程要求選擇不同類型的樁，如鋼管樁、混凝土樁等。（2）土壤釘支護：通過在基坑壁面預(yù)埋或鉆孔灌注鋼筋混凝土鋼絞線釘，并連接土壤和釘桿，形成懸臂支撐，并承受土壤的側(cè)向壓力。（3）擋土墻支護：將預(yù)制的混凝土或鋼筋混凝土擋土墻沉入土壤中，以抵抗土壤的側(cè)向壓力。（4）輔助支撐：在施工過程中使用輔助支撐結(jié)構(gòu)，如斜撐、水平撐、錨桿等，以提供額外的支持和穩(wěn)定。在選擇支護結(jié)構(gòu)時，需要考慮土壤的力學(xué)特性、基坑的尺寸和深度、地下水位、附近建筑物的影響等因素。合理選擇支護結(jié)構(gòu)可以確保施工的安全性和經(jīng)濟性[4]。

2.4 土壤處理技術(shù)

土壤處理技術(shù)在深基坑開挖中起著至關(guān)重要的作用，它可以改善和增強土壤的性質(zhì)，提高土壤的承載能力和穩(wěn)定性。以下將具體介紹土壤處理技術(shù)的兩個重要方面：巖土改良和深層土壤加固。

2.4.1 巖土改良

巖土改良是通過改變土壤的物理性質(zhì)和/或化學(xué)性質(zhì)，以增強土壤的工程性能。以下是一些常見的巖土改良方法：（1）土壤擠密：通過應(yīng)用外部壓力，使土壤顆粒緊密排列，以減少土壤的孔隙比例和提高土壤的密實度。土壤擠密有不同的方法，如振動擠密、靜壓擠密、沖刷加固等。（2）土壤穩(wěn)定劑：向土壤中添加穩(wěn)定劑，以增強土壤粒間的黏結(jié)力和抗剪強度。常用的土壤穩(wěn)定劑有石灰、水泥、石膏等。（3）土壤固化：通過化學(xué)反應(yīng)或物理作用，使土壤顆粒之間形成堅固的結(jié)合，并增加土壤的抗剪強度和抗?jié)B性。常見的土壤固化方法包括膠結(jié)法、固化劑加固法等。（4）土壤增強材料：向土壤中添加纖維材料、顆粒材料等，以增加土壤的內(nèi)聚力和抗拉強度，提高土壤的整體性能。巖土改良旨在改善土壤的強度、穩(wěn)定性和可塑性，以滿足深基坑開挖的要求。

2.4.2 深層土壤加固

深層土壤加固是一種通過在土壤深層注入材料，形成增強層，以提高土壤的承載能力和穩(wěn)定性的技術(shù)。以下是一些常見的深層土壤加固方法：（1）樁基加固：將預(yù)制的樁或灌注樁沉入土壤中，通過樁與土壤的相互作用，提高土壤的承載能力和剛度。（2）土釘加固：預(yù)埋或鉆孔灌注鋼筋混凝土土釘，并在土釘上施加預(yù)應(yīng)力，以增強土體的內(nèi)聚力和抗剪強度。（3）深層固化柱：在土層中進行鉆孔，并灌注固化材料形成深層固化柱，提高土壤的承載能力和穩(wěn)定性。（4）地錨加固：通過在土壤中埋設(shè)錨桿，并連接到支護結(jié)構(gòu)中，形成拉力以提高土壤的穩(wěn)定性。深層土壤加固可用于解決深基坑開挖中土壤的不穩(wěn)定性和承載能力不足等問題。

3 應(yīng)用案例研究

3.1 相關(guān)技術(shù)應(yīng)用

3.1.1 工程概況

某市地鐵施工深基坑開挖支護工程位于市中心地帶，是該市地鐵網(wǎng)絡(luò)新線路的一部分?；拥拈_挖深度約為30m，面積約為1000m2。

3.1.2 具體應(yīng)用

（1）地質(zhì)勘探階段：在施工前，進行了詳細(xì)的地質(zhì)勘探工作，包括地下水位、土質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造等的調(diào)查研究。地質(zhì)勘探主要目的是了解地下地質(zhì)情況和土壤性質(zhì)，為支護結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工方案制定提供依據(jù)。（2）土壤處理階段：根據(jù)地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，進行了土壤改良處理。通過土壤擠密和土壤固化等方法，提高了土壤的承載能力和抗剪強度，減少了土體的變形。（3）支護結(jié)構(gòu)施工階段：根據(jù)設(shè)計要求，采用了混凝土墻和鋼支撐結(jié)構(gòu)進行基坑支護。混凝土墻主要用于基坑周邊較穩(wěn)定的土體，而鋼支撐則用于邊坑的支護。支護結(jié)構(gòu)的施工包括基坑開挖、鋼支撐的安裝和混凝土墻的澆筑等。（4）監(jiān)測與調(diào)整階段：在施工過程中，利用監(jiān)測設(shè)備對地下水位、土壤變形和支護結(jié)構(gòu)變形等進行實時監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時進行調(diào)整和修正，以保證施工的穩(wěn)定性和安全性[5]。

3.2 施工結(jié)果與效果評估

在某市地鐵施工深基坑開挖過程中，應(yīng)用了上述相關(guān)技術(shù)，并取得了良好的施工結(jié)果和效果。以下是對施工結(jié)果和效果的評估：（1）安全性：施工期間，通過實施合理的支護措施和監(jiān)測措施，保證了施工的安全性。沒有發(fā)生嚴(yán)重的事故和工地塌陷，保護了施工人員和周邊建筑的安全。（2）工期控制：通過合理的施工方法和有效的土壤處理技術(shù)，順利控制了施工的進度。避免了因土壤條件復(fù)雜而導(dǎo)致的延誤，確保了地鐵建設(shè)的進度和交通的正常運行。（3）土體穩(wěn)定性：經(jīng)過相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計，土體的穩(wěn)定性得到了有效控制。通過土壤改良和支撐結(jié)構(gòu)的加固，減少了土體的沉陷和變形，確保了周圍建筑物的安全。（4）資源利用效益：通過土壤處理技術(shù)的應(yīng)用，最大限度地利用了區(qū)域內(nèi)的土壤資源。減少了外部填土的需求，降低了施工成本，并減少了對環(huán)境的影響。

4 結(jié)束語

綜上所述，與一般的基坑工程相比，深基坑工程具有更高的風(fēng)險性，在施工過程中必須采用適當(dāng)?shù)闹ёo措施來確保工程的安全性。在制定施工計劃時，需要充分考慮各種因素，以實現(xiàn)施工和管理的良好結(jié)合，確保施工過程的合理性，從而最大程度地提高項目的建設(shè)質(zhì)量。同時，還要有效地實施支護和降水排水施工，合理設(shè)計支護結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確地按照圖紙進行施工，只有這樣才能從根本上保證深基坑的支護效果符合相關(guān)規(guī)范，并滿足工程施工建設(shè)的要求。