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及城市地下綜合體的開發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、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現的實際土層結構等，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量安全，為后續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域性

在黃土地基、砂土地基、軟黏土地基等工程地質和水文地質條件不同的地基中，基坑工程差異性很大，有著非常明顯的區別。即使是在同一個城市里的不同區域，土質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、地質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據離散性很大，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，使土坡穩定性減小，而讓土坡的穩定性遭到破壞。

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

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產生影響，影響嚴重的將危及相鄰建筑物、構筑物及市政地下管網的安全與正常使用，同時大量土方運輸也對交通產生影響。

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，使基坑周圍環境的不均勻沉降加大，使基坑周圍的建筑物出現不利的拉應力，地下管線的某些部位出現應力集中等。

2 深基坑施工的技術難點

2.1 水文、地質條件復雜

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、地質條件，針對土體進行取樣分析，地質結構本身就具備一定的多樣性以及不穩定性，導致土體取樣分析的質量和準確度就存在一定缺陷，甚至出現取樣參數數據和施工圖層的參數不符的現象發生，進而致使數據的偏差，與地質環境無法匹配。

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別與評測。深基坑施工建設地段的水文、地質條件復雜，基于建設地段土質在橫縱方向上存在的較大的土質差別，一般建設地段在開挖過程中，水平方向的開挖面積比較大，水平方向上土質會出現比較大的差別，同時隨著挖掘深度的增大使得地質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，因地質環境和其內部巖層結構的多變，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定性以及難度加大。

對于土壤內部的含水率以及摩擦力等條件都會受到外界環境的因素影響進而產生變化，即使是在相同的時間段，地質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；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，對周邊建筑物的穩定性會造成一定的影響，甚至可能會導致周邊建筑物出現沉降等問題。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境的勘察分析和調查工作。

首先要做好工程周邊的環境信息進行調查與收集，地質底層信息、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。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，采取適當的支護、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，只有經專家論證通過后方可進行施工。

深基坑開挖前須由專業隊伍對基坑支護結構和周邊環境（道路路面、民房建筑等）進行監測，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定性，從根源上為市政工程的穩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定性的主要條件，最重要的首先是要保證周邊環境的安全，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定，而且要滿足變形控制的要求，以確保基坑周圍的建筑物、道路等的安全。

基坑支護形式的合理選擇，是基坑支護設計的首要工作，應根據地質條件，周邊環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、周圍環境及地質情況有效結合，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。

當地質條件較好，周邊環境要求較寬松時，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，如排樁或地下連續墻等。

當地質條件較差，周邊環境要求較高時，如采用錨桿容易造成周邊土體的擾動并影響周邊環境的安全，故應采用內支撐形式為好；

當地質條件特別差，基坑深度較深，周邊環境要求較高時，可采用地下連續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、公共設施和周邊環境不產生危害。所以深基坑開挖前還必須對支護結構的質量進行檢測，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境的影響，當基坑開挖深度內存在飽和軟土層和含水層或下部承壓水對基坑底板產生影響時，或造成地下水滲入坑內，土方邊坡易形成塌方，而且當地基被水浸泡，土方開挖工作也難以繼續進行。

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，做好對周邊環境濕度和溫度的監測工作，做好天氣情況的統計工作，做好防雨水工作，避免雨天施工影響工程質量，對周邊土壤造成很大的影響。

合理設置開挖深度，可以適當地降低地下水位采用降低地下水位措施，讓基坑開挖按施工順序進行。大量的監測數據表明，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。

當深基坑內出現水時，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、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，使基坑邊坡發生局部破壞或整體失穩、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，清理施工區域內的地下、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。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土質、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，伴隨市政工程的規模和數量不斷擴大和增加，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，應優化施工作業方式，推廣技術高效利用，嚴格把控應用過程，重視實踐經驗積累，更好地體現其在市政工程中的應用價值。