市政排水管道深基坑开挖支护施工技术分析与研究

刘廷强 龚宣超

摘要：现代化城市发展进程中，市政基础设施建设尤为重要，其中市政排水工程将关系到居民用水与污水排放，排水网络的建设时经常遇到诸多影响因素。其中尤为关键的是基坑施工，基坑施工过程中的各种因素都可能会给对排水管网施工带来不便。本文以深基坑开挖支护施工技术作为研究对象，结合深基坑工程施工特点，探究深基坑开挖与支护的施工技术要点。

关键词：市政排水管道;深基坑工程;开挖支护;施工技术

市政排水管网建设属于基础工程，施工单位需要加强对深基坑支护施工的重视，以往人们采用锚杆支护、板桩支护技术，随着新材料与新工艺的引用，更多先进的开挖支护技术得到实践。

一、市政排水管道深基坑工程施工特点

（一）区域性

市政排水管道深基坑工程的具体施工内容应结合施工区域的地质条件、环境要求等各方面展开研究。即使深基坑工程处于同一城市，但由于各地区的地质条件的不同，用到的深基坑施工方法也会存在差异。因此，深基坑工程施工是具有一定区域性特点的，施工之前需做好测量、地质勘查、周边环境调查等工作，完善设计方案，加强方案与施工现场的紧密联系，采用科学的方法完成排水管网的深基坑施工^[1]。

（二）制约性

排水管网深基坑施工与周围建筑、地下管网之间的位置有着密切联系。在施工前应详细调查研究。如果设计阶段考虑不周，在施工时就有可能受到周围其他地下管网、建筑物以及地下水位将会受到影响。施工过程中支护结构大多是临时支护结构，临时性明显，整体安全性较低，深基坑支护时如果出现漏洞问题，应在第一时间内处理，尽可能将损失降到最低。

（三）临时性

市政工程排水管网深基坑施工中的支护作业需安装临时性设施，这些临时性设施与永久性支护结构相比，安全保障可能不够完善，甚至存在一定的隐患。施工单位对深基坑展开施工时，必须做好动态化监控量测与管理工作，加强对深基坑的监测，制定应急措施，以便对各类安全风险与施工事故做出有效的防范与应急处理。

（四）环境性

深基坑施工项目的展开将会对周围环境造成较大影响。开挖基坑时，地下水位土层应力场变化明显，严重时将会导致基坑变形，四周土体与力的平衡发生变化，影响周围地下市政管线，比如建筑物倾斜、路面开裂、管线破坏等。

二、市政排水管道深基坑开挖施工技术分析

（一）前期准备工作

施工单位应提前做好场地规划，确定土方运输车与挖机的站位和行走路线，明确开挖顺序。在基坑开挖时，由于市政排水管网的整体结构比较复杂，在基坑施工过程中必须采取科学的支护技术，并做好基坑的排水工作。施工前的准备工作是保障深基坑工程顺利完工的基础，施工单位需了解施工现场实际情况，掌握每个施工环节与施工内容，做好计划安排，明确各环节的人员任务分工。对于施工技术与设备的使用，必须严格按照施工实际要求，科学安排施工作业规范与技术措施保障，做好对施工人员的安全教育与技能培训。施工前严格审核设计图纸与施工方案，确保基坑开挖支护施工工序的顺利实施^[2]。

（二）土方开挖

土方开挖是深基坑施工项目中最重要的作业内容，施工单位必须按照技术方案与操作程序展开土方开挖作业。开挖前需检查周围施工环境，查看地上地下是否有影响开挖施工的障碍物，清理杂物后绘制开槽灰线，并定位控制线与控制桩。开挖使用长臂挖掘机与自卸汽车等机械设施分层开挖土方，每一层的土方开挖深度不宜超过3m，机械开挖与深基坑支护应交叉进行，应保证“随开挖、随支护、支护一段、开挖一段”从而保证基坑施工安全。

基坑支护结构在水平方向的位移时常出现，这与支护结构的稳定性、深基坑开挖方法的使用、土质结構、土方开挖应力释放速率有关。因此，每一个阶段的土方开挖深度都应得到控制。对于土方开挖时容易发生事故的地区，应设置警示标志，按顺序开挖，提前根据地勘和土质情况确定开挖时每层的坡度变化，以保证施工安全。

在地质条件良好且土质稳定的地段计划顶部采用1：1、底部采用1：1.5的自然边坡。按照实际开挖土层含水情况设置集水井，土层含水量较大时，应提前做好降排水措施，，确保干槽施工。在无条件放坡开挖地段，可使用40b槽钢正反相扣形成挡土墙，在部分节点抛锯末止水，内部设置2道横撑，内撑使用300钢管对撑，为保证受力钢管长度不宜超过5m。在未采取降水措施时，坑槽底部应设置集水井，依靠大功率水泵进行不间断的抽水，以此排除深基坑中的水^[3]。

三、深基坑支护施工技术

地质条件较差的区域，施工单位可结合现场实际情况采取下列支护结构进行支护：

（一）SMW工法

SMW工法指的是新型水泥土搅拌桩墙，就是将H型钢插入水泥土桩，将承受荷载和防渗挡水相结合，提升结构受力程度与抗渗能力。在使用多轴型钻掘搅拌机时，在钻头处喷出水泥系强化剂，通过钻掘和搅拌将浆液与土体充分混合，形成具有一定强度抵抗土地变形的墙体。在施工过程中，应特别注意在钻掘搅拌过程中，应重叠部分进行充分搅拌，从而保证支护结构整体质量。在水泥土混合体材料没有结硬之前，可插入H型钢或钢板，以此充当应力补强材料。水泥结硬后，水泥材料与钢板材料形成兼具强度与刚度的地下墙体，且墙体表面没有接缝，从而具有非常好的防渗的效果。SMW工法桩施工工艺主要有：导沟开挖→置放导轨→SMW钻掘搅拌（钻掘及搅拌、重复搅拌、拉上时搅拌）→置放型钢→固定型钢→施工完成。其主要适用于开挖深度小于15m的粘性土、粉土、砂土等地质条件，并且对周围土体、地下管道、地上建筑物影响很小、具有施工噪音小、无振动、工期短等优点，非常适用于地上建筑物多、对变形要求严格的区域。

（二）高压旋喷桩支护法

该支护技术是市政排水管深基坑支护施工中常用的技术类型，多数被用于深层搅拌水泥土围护墙施工中。高压旋喷桩支护法所用的机械设备占地小、施工噪声低、低振动，对周围环境影响小且止水性好，适用深度可达30m，因而被广泛使用，但其缺点是施工时会产生大量水泥浆，易造成环境污染，因此在施工前应做好泥浆沉淀池和排污处理措施。

市政深基坑工程在使用高压旋喷桩支护施工时一般采用水泥浆液，通过水泥浆液与地基土构筑基坑围护墙，从而达到理想的挡土与止水效果。其主要工艺包括：布孔放样→钻孔浆钻机就位→制备浆液→插管喷浆→移动机架和冲洗管路等。值得注意的是为防止浆液凝固收缩影响施工桩顶标高，可在原孔位采用冒浆回灌或二次注浆的措施解决。与其他支护技术相比，高压旋喷桩对处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、沙土和人工填土等具有非常好的效果。

（三）钢板桩支护技术

基坑工程施工中，钢板桩以其施工方便、工期短、可以重复利用等优点使其在市政基坑工程中被广泛应用。其一般用于开挖深度小于10m、地下水位较低的深基坑施工。

钢板桩一般采用U型拉森钢板桩，钢板桩在进场时，施工单位应做好进场质量检验包括：外面检验、强度、垂直度等。钢板桩支护主要工序：定位放线→开挖基槽→安装导梁→施打钢板桩→基坑开挖→安装支撑→拔除钢板桩→处理桩孔。打桩前，在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。打桩时振动锤与钢桩重心在同一直线上，钢板桩每下沉1-2m应检查桩身垂直度，及时纠偏。为加强钢板桩墙的整体刚度，沿钢板桩墙全长设置围檩，围檩用槽钢或角钢组成，通过拉杆固定于原已打好的钢管锚杆上，拉杆由一般由两根Φ25钢筋组成，焊接于钢管锚杆上。在钢板桩墙的转角上采用槽钢或角钢做角撑，以增强整体刚度。钢板桩支护过程中，需要特别注意钢板桩锁扣处的漏水处理，现场一般采用灌入粗砂、锯沫粉等将其缝隙填充密实达到止水的效果。钢板桩支护施工中应做好监控量测工作，如基坑支护水平位移观测、基坑周边建筑物沉降观测等。钢板桩拔出后的桩孔，可采用中粗砂或水泥砂浆填实。

钢板桩支护刚度比地下连续墙小，易引起开挖后挠度变形较大，并且钢板桩打拔桩振动噪声大、容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷。因此，在钢板桩支护的选用上应参考结合地质勘察报告和周边环境条件选用。

（四）排桩支护技术

深基坑工程中，排桩支护的整个过程较为复杂，主要构成包含支护桩、支撑与防渗帷幕等。需要结合具体工程施工情况，灵活选用如：悬臂式、锚杆式、内撑式等排桩支护方法。当深基坑侧壁安全等级处于1-3级时，或者基坑内拥有降水帷幕与止水帷幕，这时可采用排桩支护技术。施工技术要点如下：（1）对于灌注桩排桩，可选用间隔成桩的方法，间隔时间不应少于3d。如果需要在水下灌注混凝土，灌注桩桩顶应高出设计标高不少0.5m，以便于后期凿除，保证桩身整体强度。（2）对于悬臂式排桩，当桩间距已知时，应科学分析桩与桩之间的受力和土稳等指标。将冠梁设置在桩顶，其宽度应小于桩径，深基坑开挖结束后，钢筋网片喷射混凝土护面，实现对桩体的有效防护。如果桩体出现渗漏问题，应在第一时间设置泄水孔。（3）对于锚杆式排桩，应合理控制锚杆的排距、自由段长度、水平间距以及倾角等指标。提高注浆的密实度，在制作锚筋与锚杆时，应提前做好结构的除锈工作，在结构外部刷保护漆。以设计图纸作为参考依据，根据施工实际情况确定钻孔机械设备。（4）对于内支撑排桩，应提前确定内支撑结构。应采用分层开挖的方式，支撑后再开挖，可同步进行土方开挖与内支撑工作。

（五）土钉墙支护技术

深基坑工程中，土钉墙支护的构成元素包含加固原土体、喷射混凝土面板等。这种支护形式自身稳定性较强，且可形成抵抗强，墙面为土钉墙。如果市政排水管网施工区域地下水位较低，周围没有建筑物与地下管网，施工空间充足，土釘墙支护技术的应用效果将会达到最佳。主要适用于粘土、粉土或卵石土等非软弱土层的深基坑支护。土层分层厚度与土钉竖向间距应保持一致，开挖后应在当天安装土钉，通过分层喷射注浆从而使坑壁稳定，在基坑底部应设置相应排水沟与集水坑，根据支护土层内的含水情况，坡面设置泄水孔，以便减小土地自重，达到稳定土地的目的。

四、土方回填

按照深基坑的位置选择素土、灰土以及砂石土等回填材料。基坑回填之前，应做好隐蔽工程的检查和验收，做好记录工作，经参建各方评定合格后才能填土。土方回填时，应将深基坑底部杂物清理干净，排出所有积水，回填土应提前检测最大干密度和最佳含水量，剔除粒径超过50mm。回填每层应小于250mm厚，在墙柱上放水平标高线，按照分层回填的厚度测放标高控制线，以此控制回填土标高与厚度。回填时，应将深基坑底部杂物清理干净，排出所有积水。布土、摊平时要按照每层回填土的厚度来计算用土量，每层虚铺厚度为250mm，分段回填时交接处台阶高宽比为1：2阶梯型，上下层错缝距离超过1m，碾压重叠宽度为0.5m左右。在回填过程中，应严格采用分层回填、分层碾压的方式进行，从而保证回填压实度达到设计要求和施工质量的目的。

五、结语

总而言之，市政排水管网深基坑开挖支护施工在整体市政工程中不可缺少，施工单位需按照实际工况明确深基坑支护技术的特点，确定支护结构，合理处理地下水，从而保障工程施工安全。土方开挖后，通过旋喷桩支护喷射注浆、钻孔灌注桩支护、排桩支护等技术的应用，使工程效益最大化。

参考文献：

[1]吴明莉.市政深基坑支护施工关键技术研究[J].农业科技与信息，2019（21）：117-119.

[2]曹辉.关于市政工程深基坑施工工艺及质量安全控制论述[J].建筑技术开发，2019，46（21）：149-151.

[3]张卫.市政排水管网工程中基坑的施工开挖及支护技术[J].建材与装饰，2019（12）：14-15.

[4]李华驹.市政排水管道深基坑开挖支护施工技术浅析[J].低碳世界，2017（02）：117-118.