淺析市政給排水工程中基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和適用原則

梁 穎

（沈陽(yáng)市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司， 遼寧 沈陽(yáng) 110015）

現(xiàn)階段，我國(guó)城市建設(shè)的腳步逐漸加快，城區(qū)建筑物及地下室工程的規(guī)模也逐漸擴(kuò)大，而隨著人口及建筑規(guī)模的逐漸增多，越來(lái)越多地鐵系統(tǒng)開(kāi)通，并與商業(yè)樓緊挨著。面對(duì)這樣的情況，多數(shù)建筑都需要進(jìn)行基坑支護(hù)以保證建筑工程的安全。對(duì)于復(fù)雜環(huán)境來(lái)說(shuō)，深基坑支護(hù)工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)更是有著重要的意義。

1 深基坑支護(hù)的基本特點(diǎn)

依據(jù)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部最新發(fā)布的《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》，深基坑工程是指開(kāi)挖深度超過(guò)5.0m（含5.0m） 的基坑（槽） 的土方開(kāi)挖、支護(hù)、降水工程，或開(kāi)挖深度雖未超過(guò)5.0m，但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線復(fù)雜、影響毗鄰建筑（構(gòu)筑） 物安全的基坑（槽） 的土方開(kāi)挖、支護(hù)工程。

深基坑的支護(hù)能夠?yàn)榈叵率┕と藛T提供可靠的施工環(huán)境，保證工程的穩(wěn)定和相關(guān)操作人員的安全。而在深基坑的支護(hù)工程中，通常存在以下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，風(fēng)險(xiǎn)性。深基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一個(gè)臨時(shí)性的結(jié)構(gòu)，而這種臨時(shí)結(jié)構(gòu)相對(duì)于永久結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在安全性上有著一定的差異，安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。第二，地域性。我國(guó)地大物博，不同地區(qū)的土層結(jié)構(gòu)有著很大的差異，因此，地域性特征會(huì)在一定程度上影響深基坑的支護(hù)工程。在實(shí)際情況中應(yīng)當(dāng)要對(duì)地域特征進(jìn)行考察，繼而展開(kāi)合理設(shè)計(jì)，保證深基坑的施工質(zhì)量。第三，系統(tǒng)性。由于深基坑支護(hù)工程對(duì)后續(xù)的土工作業(yè)有著直接的影響，始終貫穿著地下工程的建設(shè)，因此，深基坑支護(hù)工程通常具有非常明顯的系統(tǒng)性特點(diǎn)。

2 市政工程中常用的基坑支護(hù)類型

基坑支護(hù)在眾多工程項(xiàng)目中都占據(jù)著重要地位，對(duì)于強(qiáng)化工程地基穩(wěn)定性和可靠性，推進(jìn)后續(xù)施工建設(shè)順利開(kāi)展，具有積極作用。在實(shí)際使用基坑支護(hù)手段的過(guò)程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)種類較多，選擇合適的基坑支護(hù)類型，需要注重結(jié)合基坑開(kāi)挖深度、地質(zhì)條件、水文狀況以及季節(jié)氣候等特征，綜合多種因素加以挑選。

2.1 加固邊坡土體形成自立式支護(hù)

常用的支護(hù)形式為土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。

它是由坡體內(nèi)打入土釘并注漿，利用土體自穩(wěn)能力進(jìn)行分級(jí)開(kāi)挖，并隨開(kāi)挖分步向坑壁土體植入土釘，在開(kāi)挖面掛鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土形成保護(hù)面。該支護(hù)體系是開(kāi)挖土坡之后施工的，對(duì)基坑地質(zhì)情況以及地下水要求較高，施工作業(yè)面開(kāi)闊，施工進(jìn)度較快，所需材料和設(shè)備較少，支護(hù)結(jié)構(gòu)輕，柔性大，適應(yīng)性好，適用于對(duì)基坑變形要求不嚴(yán)格的場(chǎng)地條件。

此種支護(hù)類型除土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)外，還有水泥土重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)、加筋水泥土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)、復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)和凍結(jié)法支護(hù)結(jié)構(gòu)等。

2.2 放坡開(kāi)挖

這是基坑支護(hù)中常見(jiàn)的類型，對(duì)于施工環(huán)境要求較高，如果施工現(xiàn)場(chǎng)并不存在重要建筑物，使用放坡開(kāi)挖基坑支護(hù)可以起到良好效果。放坡開(kāi)挖技術(shù)應(yīng)用中，需要較大的土方回填量，將開(kāi)挖深度控制在7m 的范圍內(nèi)，通常情況下，當(dāng)其深度超過(guò)4m 的時(shí)候，就需要采用多級(jí)放坡的方式，有效降低危險(xiǎn)狀況的發(fā)生幾率。從施工土層的實(shí)際性質(zhì)入手，合理設(shè)置好放坡的坡度，將其控制在1:1.5 的范圍內(nèi)，能夠起到良好的支護(hù)效果。實(shí)際工程中也有很多情況是土體放坡開(kāi)挖結(jié)合加固邊坡進(jìn)行基坑支護(hù)的。

2.3 擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)

擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為懸臂式擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)撐式擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)和錨拉式擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)三類。除此之外，還有內(nèi)撐與拉錨相結(jié)合擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)形式等。

市政管線敷設(shè)中，在周邊環(huán)境不具備放坡開(kāi)挖的情況下，普遍采用擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)，其中，又以鋼板樁的使用居多，鋼板樁，屬于異型型材的一種，隨著鎖扣密封劑之類止水工具的良好使用，更是擴(kuò)展了鋼板樁的應(yīng)用情況。例如河道圍堰，地下水位較高、土層較為柔軟，積極使用鋼板樁支護(hù)形式，能夠有效強(qiáng)化地基穩(wěn)定性和堅(jiān)固性。鋼板樁實(shí)際應(yīng)用中，表現(xiàn)出較多優(yōu)勢(shì)，最為明顯的在于耐久性、隔水性較高，對(duì)于周圍環(huán)境基本不作要求，但由于其抗彎能力不夠強(qiáng)，無(wú)法適應(yīng)基坑深度較深的施工環(huán)境下。再加上鋼板樁本身的剛度較小，經(jīng)過(guò)開(kāi)挖后，容易出現(xiàn)變形的情況，需要及時(shí)設(shè)置好相應(yīng)的圍檁內(nèi)撐，必要時(shí)需設(shè)置鋼柱，實(shí)現(xiàn)加固的目標(biāo)。

在泵站及污水處理廠的設(shè)計(jì)施工中，常出現(xiàn)大容量地下水池的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用地下連續(xù)墻開(kāi)展基坑支護(hù)作業(yè)時(shí)，需要按照一定的施工工序進(jìn)行，首先，需要從基坑周邊軸線入手，根據(jù)泥漿護(hù)壁的條件要求，開(kāi)挖深槽，及時(shí)清理溝槽中的雜質(zhì)。其次，需要在溝槽內(nèi)部設(shè)置鋼筋籠，借助于導(dǎo)管法，澆筑地下混凝土，使其形成一個(gè)完整系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上需要開(kāi)展逐段作業(yè)，從基坑內(nèi)部入手，構(gòu)造連續(xù)鋼筋混凝土墻壁。需要注意到的是，地下連續(xù)墻施工支護(hù)結(jié)構(gòu)具備最大的剛度和良好的止水效果。但在具體施工作業(yè)中，會(huì)容易受到施工機(jī)械的限制和影響，靈活性不夠高，對(duì)此，多是應(yīng)用在基坑深度較大的工程施工之中，如深度超過(guò)10m 的基坑。地下連續(xù)墻施工方式，具有較強(qiáng)的抗?jié)B性能，且施工噪聲較小，擁有著較大的整體剛度，可以承受住較大的土壓力，基本不會(huì)出現(xiàn)塌方的情況。

2.4 其他形式支護(hù)結(jié)構(gòu)

除了以上常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)之外，市政工程中還會(huì)用到沉井支護(hù)結(jié)構(gòu)，排水檢查井多數(shù)以圓形和矩形居多，外形規(guī)則，沉井支護(hù)既可以節(jié)省用地面積，也可以在沉井支護(hù)完成后澆筑成排水檢查井，既簡(jiǎn)化了工序又可以縮短工期，但設(shè)計(jì)沉井支護(hù)時(shí)需注意地下圖紙的構(gòu)成，若土質(zhì)多為堅(jiān)硬礫石或巖石，則不適宜用此種支護(hù)形式。

3 市政工程基坑支護(hù)設(shè)計(jì)步驟

3.1 支護(hù)方案設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作

市政工程基坑支護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要做好全方位的前提準(zhǔn)備工作。①明確設(shè)計(jì)方案的依據(jù)。從工程基坑開(kāi)挖資料入手，全面收集、分析和整理巖土工程詳細(xì)勘察資料、工程路線圖以及基坑深度現(xiàn)場(chǎng)地形圖等，以此為根據(jù)，繪制出工程施工的平面圖、剖面圖以及立體圖，從而開(kāi)展合理布局工作。②嚴(yán)格明確各項(xiàng)施工建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)范等，借助深基坑計(jì)算軟件，設(shè)計(jì)基坑開(kāi)挖方案。科學(xué)規(guī)劃好基坑場(chǎng)地的地下水導(dǎo)流情況，明確地下水的變化幅度、質(zhì)量、來(lái)源以及深埋情況等。

3.2 科學(xué)繪制基坑支護(hù)方案的設(shè)計(jì)圖紙

市政工程基坑支護(hù)方案的設(shè)計(jì)圖紙要嚴(yán)格依據(jù)構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先，應(yīng)確定基坑平面位置及形狀，基坑的設(shè)計(jì)深度，對(duì)于不規(guī)則的基坑外形，在拐點(diǎn)或標(biāo)志性角點(diǎn)應(yīng)給出坐標(biāo)加以定位，平面圖繪制完成后須將構(gòu)筑物的平面圖落于基坑平面布置圖中，確保設(shè)計(jì)準(zhǔn)確；基坑支護(hù)剖面圖的設(shè)計(jì)也應(yīng)依據(jù)構(gòu)筑物的剖面圖進(jìn)行，需要注意的是支護(hù)剖面圖中的內(nèi)支撐位置的確定須考慮構(gòu)筑物的板或洞口的設(shè)計(jì)標(biāo)高，確保內(nèi)支撐不影響構(gòu)筑物的施工。

3.3 設(shè)計(jì)方案的監(jiān)測(cè)要求

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行中，為確保設(shè)計(jì)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，需要嚴(yán)格查詢各項(xiàng)施工資料文件、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，做好基坑周邊地質(zhì)條件和環(huán)境水文的監(jiān)測(cè)工作。設(shè)計(jì)中依據(jù)基坑等級(jí)和支護(hù)形式，明確開(kāi)挖前和開(kāi)挖階段以及施工階段需要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目及監(jiān)測(cè)頻率要求，進(jìn)而最大限度的確保周邊環(huán)境和地下管線不受現(xiàn)有施工的影響。

3.4 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)對(duì)施工的要求

深基坑工程是需要很多工程經(jīng)驗(yàn)的實(shí)用性工程，因此，支護(hù)設(shè)計(jì)工作中應(yīng)充分考慮已知的深基坑工程施工經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)完成后需要施工單位依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙制定相應(yīng)的深基坑施工方案及基坑風(fēng)險(xiǎn)管理措施，施工中嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范中的要求，及時(shí)收集各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，確保施工安全和工程的順利進(jìn)行。

4 其他輔助性優(yōu)化設(shè)計(jì)手段

隨著三維設(shè)計(jì)軟件的普及，深基坑的設(shè)計(jì)也逐漸由二維向三維發(fā)展，很多軟件開(kāi)始支持三維模擬計(jì)算，對(duì)于設(shè)計(jì)者，可以更加直觀的看到基坑的支護(hù)形式及布置方式，這對(duì)復(fù)雜基坑的設(shè)計(jì)起到了關(guān)鍵的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，對(duì)于建筑工程來(lái)說(shuō)，深基坑的支護(hù)工程是非常重要的。當(dāng)建筑環(huán)境較為復(fù)雜的時(shí)候，需要對(duì)深基坑支護(hù)工程給予足夠重視，并根據(jù)實(shí)際情況來(lái)對(duì)深基坑的支護(hù)工程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇加固效果較好、成本相對(duì)較低、工程量適中的支護(hù)方式，以此來(lái)降低基坑變形的發(fā)生幾率，進(jìn)而有效延長(zhǎng)建筑的使用壽命。