市政道路排水管道溝槽開挖及支護施工技術研究

摘要：溝槽開挖與支護是市政道路排水管道工程中的重要施工項目，其施工質量直接關系到整個工程的質

量，對于施工技術與工藝的研究具有一定價值，為此提出市政道路排水管道溝槽開挖及支護施工技術研究。

根據市政道路工程實際情況，對溝槽開挖與支護施工進行策劃，在施工現場進行測量放線和清表處理，采用“縱向分段，縱向分層，邊挖邊支護”的方法進行排水管道溝槽開挖，利用拉森鋼板樁對溝槽支護。實例分析結果表明，排水管道溝槽開挖施工中地表水平位移和施工后地表沉降均未超出最大限值，符合施工質量驗收規范，設計技術能夠有效保證施工質量，在市政道路工程領域具有良好的應用前景。

關鍵詞：市政道路；排水管道；溝槽開挖；支護施工；拉森鋼板樁

中圖分類號：U455.45""""""""""" 文獻標識碼：A"""""""""""" 文章編號：

Research on Excavation and Support Construction Technology of Municipal Road Drainage Pipeline Trenches

YU Longbo，WU Ruifei

（Shandong Mingxin Engineering Group Co.，Ltd.，Qingdao Shandong 266000，China）

Abstract：Trench excavation and support is an important construction project in the municipal road drainage pipeline engineering， and its construction quality is directly related to the quality of the whole project，and the quantity is of certain value for the study of construction technology and technology， so the research of trench excavation and support of municipal drainage pipe is proposed.According to the actual situation of municipal road engineering， plan the excavation and support construction of the grooves， and measure the line and clear the table in the construction site.The method of\"longitudinal section， longitudinal stratification，digging and supporting\"is to excavate the drainage pipe trench，and the Laren steel plate pile is used to support the trench.The result of case analysis show that the water drainage pipe trench surface horizontal displacement and the surface settlement after the construction do not exceed the maximum limit，which is in line with the construction quality.Quantity acceptance specification，design technology can effectively ensure the construction quality，and has a good application prospect in the field of municipal road engineering.

Keywords：municipal road;drainage pipeline;trench excavation;support construction;Larsen steel sheet pile

0 引言

市政道路排水管道是城市基礎設施的重要組成部分，對于城市的正常運行和居民的生活質量具有重要影響。溝槽開挖及支護施工是市政道路排水管道建設過程中的關鍵環節之一，其施工質量直接關系到整個排水管道工程的質量和安全性。因此，對市政道路排水管道溝槽開挖及支護施工技術進行深入研究具有重要的現實意義。市政道路排水管道溝槽開挖及支護施工技術的相關研究涉及多個學科領域，包括土木工程、地質工程、水利工程等。在研究過程中，需要綜合運用相關學科的理論知識和技術手段，對溝槽開挖及支護施工的各個環節進行深入分析和研究。同時，還需要結合實際工程案例，對不同地質條件、施工環境下的開挖和支護方式進行比較和分析，以選擇最適合的施工方案和技術手段。本文旨在探討市政道路排水管道溝槽開挖及支護施工技術的關鍵環節和技術要求，結合實際工程案例，提出相應的施工方案和質量控制措施。通過對相關文獻的綜述和分析，了解當前市政道路排水管道溝槽開挖及支護施工技術的研究現狀和發展趨勢[1]。同時，通過實驗研究和實地考察等方法，深入了解溝槽開挖及支護施工技術的實際應用效果和存在問題，為提高市政道路排水管道工程的整體質量和安全性提供技術支持和參考。

1 市政道路排水管道溝槽開挖及支護施工設計

1.1 施工策劃

市政道路排水管道位置比較深，溝槽開挖工程量較大，為了保證施工效率，在排水管道溝槽開挖時，使用3.0 m3的抓斗式挖掘機對土方開挖，利用土方運輸車對土方拋卸[2]。在溝槽開挖施工中，首先通過抓斗式挖掘機將淤泥和土方挖出，露出巖層，根據地質的變化，分期分批進行鉆孔爆破，使其疏松后，用土方運輸車將其清理干凈，直到溝槽按照設計要求開挖成型。為了保證溝槽開挖施工過程中圍巖的穩定性，對排水管道溝槽利用拉森鋼板樁進行支護。

1.2 測量放線

為了保證排水管道溝槽開挖施工和支護施工質量，在施工前對現場進行測量放線。利用項目方提供的永久坐標和高程控制點，用全站儀或CF標繪市政道路排水管線的埋置軸線，并在兩側設置一對導向標志，對施工進行初步定位[3]。由于抓斗式挖掘機挖掘運動比較頻繁，因此在施工過程中都要使用GPS進行定位。其次按照城市道路排水管道的總體布局，由施工勘測人員按照項目設計進行放樣。在測量放樣完成后，對施工場地進行平整，由工程測量員將放樣點引到排水管道溝槽外側，在排水管道溝槽外側設十字形控制參考點，并采取相應的防護措施對參考點進行防護。將拉森鋼板樁控線按基準點測量放樣，撒白灰作為鋼板樁軸線，在軸線內側開挖500 mm寬的土方，做好鋼板樁的支承空間。

1.3 市政道路排水管道溝槽開挖

在排水管道溝槽開挖之前，除了設置測量尺，還應該在軸線的一側設置基線，并在排水管道溝槽的縱向上設置基準線，以控制排水管道溝槽的開挖。挖掘機按照GPS系統進行定位，并通過對標GPS定位相結合的方式互相檢查，防止出現差錯。

根據排水管道溝槽開挖的深淺、支護形式的差異，采用“縱向分段，縱向分層，邊挖邊支護”的方法進行排水管道溝槽開挖。在施工過程中，采取一種分段式的跳挖法，即在施工中采用兩個班組進行分段開挖，同時進行流水作業，每一工作面配備2～4臺型號為KHFASH-A4F7A抓斗式挖掘機。挖溝深度較大的區域，使用長臂式挖掘機開挖[4]。按垂直分層原理，按三步法進行排水管道溝槽開挖，直至挖至設計深度。第1層排水管道溝槽是從原來的土層開始，一直到第1層的內部支護，并且及時地進行內部支護的安裝；第2層排水管道溝槽開挖至溝底，保留30 cm～50 cm厚的人工清土；第3層在設計標高50 cm的地方鋪上砂墊層，并對溝槽中的水進行及時的排水，每隔10 m～15 m布置一口集水井，將溝槽內的積水收集到井內，然后把水排到城市的管網里[5]。溝槽內土方開挖完畢后，應及時將淤泥和土方運到指定地點貯存，不允許將土方堆在溝邊8.5 m以內，防止土方堆放對挖好的排水管道溝槽圍巖造成壓力，從而導致溝槽圍巖變形。

根據設計要求，在規定的范圍內將挖出的土方進行拋填，且不能對挖溝和鄰近的道路、橋梁等造成影響，也不能阻礙車輛的正常通行，同時要兼顧環境保護和生態效益[6]。在挖槽成形后，由監理單位和施工單位聯合使用COMPLENDESION進行資料的測量和復核[7]。經三方核對資料正確，且排水管道溝槽開挖滿足設計和規范的要求后，即認為初步驗收通過。接下來，對排水管道的挖槽進行平整，根據設計，將300 mm～400 mm的天然級配砂礫石墊層填滿，平整后再對其進行平整度檢查，如果高程為0～200 mm即合格，否則為不合格。

施工方式：用運輸車輛運輸砂礫土，在溝槽底部充填時，運輸車上的填料經填料斗，向溝槽底部插入直徑50 cm的管道，此時，反鏟挖掘機連同砂礫石層一同挖掘，完成后，由施工人員到溝槽底部進行人工清理。在此基礎上，結合現場勘測成果，利用導管將細砂卵石充填于溝槽內[8]。攤鋪前應按“先深后淺”的原則，進行合理的攤鋪，直至路基平整后的平整度符合設計和規范要求。溝槽海底砂墊層整平后，首先要做自檢，然后利用測深儀對溝底進行找平，再由專業人員對其進行檢驗，直到管道整體符合設計要求為止。并將該工程的總體檢測結果提交給監理公司，由施工方共同確認后，方可繼續進行下一步的施工。

市政道路排水管道溝槽開挖施工中需要注意以下事項：在施工過程中，要嚴格按設計圖紙施工，開挖斷面不得低于設計要求，嚴禁超深和超寬[9]。在排水管道溝槽開挖時，要根據地層的不同，對其開挖的深度、寬度進行合理控制，并對溝槽的開挖坡度進行適當的調整，以避免因邊坡太大造成開挖工作量過大，或邊坡過小而發生坍塌。其次，排水管道溝槽的挖掘要從上到下逐層進行，同時要注意抓斗的深度及間距。各層的挖掘深度根據土層的土壤條件及挖掘方式而不同。在開挖到設計深度時，要檢查地層的土壤性質，如有不符合設計要求的，要及時報告和調整，以此保證溝槽開挖施工質量。

1.4 排水管道溝槽拉森鋼板樁支護

在溝槽開挖至30 cm左右時，為了防止溝槽圍巖變形，對排水管道溝槽圍巖進行拉伸鋼板樁支護施工。在插入鋼板樁之前，應逐根檢測鋼板樁，將鎖口處銹蝕嚴重的鋼板樁剔除，經檢驗合格后，在插口處涂抹黃油，以減小插樁過程中所受的摩阻力。為了保證拉森鋼板樁的安全吊裝，采取兩點起吊的方法，一次最多只能起吊3個。鋼板樁的插打采用篩孔法，即把10～20個鋼板樁成列插在導向架中，在導向架的兩端設置固定鋼板樁以保持穩定。隨后，按照施工順序，先讓每根鋼板樁的1/3高度進入導向架并固定，之后逐步加深插入深度，直至達到鋼板樁總高度的1/2，確保插入過程穩定且垂直[10]。在打樁時，應加強對鋼板樁垂直度的監控，保證鋼板樁的傾斜度＜1.5%。拉森鋼板樁豎向偏差超過容許值時，應采取調整插打次序或拔插法進行糾偏，嚴禁采用拉齊法，以免拉森鋼板樁發生扭轉變形[11]。當全線拉森鋼板樁全部插入完畢后，按4.5 m～5.5 m間距進行第1層H形鋼梁及鋼管內側撐的安裝，第1層的內側支架與H形鋼梁焊成一個整體，并在鋼板樁上焊上三角形鋼板，對橫梁進行支承。鋼板樁安裝完畢后，按照施工規范及設計要求，對鋼板樁的插打質量進行檢驗，主要是對鋼板樁的傾斜、變形、鎖口的閉合情況進行檢查，并采用再插打的方法加以改正，保證鋼板樁的垂直度和鎖口的密封性。

當排水管道溝槽開挖到鋼支架的設計深度后，按照工程設計的放線標高，將牛腿焊在拉森鋼板樁上，利用小車吊將大梁置于牛腿上，形成H型鋼檁緊貼鋼板樁的壁面，并用C35強度的細石混凝土填充樁與樁墻之間的空隙。在鋼桁梁澆筑完畢后，用一根Φ500 mm×20 mm的鋼管支架將其連接起來[12]。為保證支架與鋼架的牢固結合，鋼管內側支架安裝軸線的位置應≤15 mm。當鋼撐桿較長的時候，可以通過氣焊將其過大的部分切除。如果鋼支架的長度不滿足要求，且其長度≤15 mm，則可以采用焊接的方式將其用作鋼支架；若鋼撐桿的長度＞15 mm，則不宜用作鋼撐桿。為了避免拉森鋼板樁承臺的安全隱患，必須保證H型鋼橫梁與鋼支架的焊接質量都達到3級，焊縫厚度＞20 mm。在管線澆筑完畢并澆筑到鋼支架底面標高后，將其拆除，具體卡森鋼板樁支護結構如圖1所示。

如圖1所示，利用振動錘拔樁法拔出插入的拉森鋼板樁，利用振動錘對鋼板樁周邊土壤進行振動，使鋼板樁與周邊土體的內聚力及抗拔性能下降，然后利用提升技術將拉森鋼板樁從樁基中拔出。采用逆序拔樁方法，首先利用振動錘對拉森鋼板樁進行鎖孔定位，以減小鋼板樁與周邊土的黏結強度，并在此過程中實現對樁的振動和拔樁。對于較難拔起的鋼板樁，可以在振動錘的作用下向下振動300 mm～400 mm，使拉森鋼板樁橫向振動，直到鋼板樁成功拔出為止。在某工程中，出現一些鋼板樁拔樁困難的情況，現場進行了分析，主要是由于鋼板樁的共同連接，使鋼板樁的承載力增大。施工方用角鋼將鋼筋混凝土組合成一個整體，待振松后一并拉出，拆除拉森鋼板樁后，應立即對排水管道溝槽進行回填、壓實，以此完成市政道路排水管道溝槽開挖及支護施工。

2 實例應用與分析

2.1 工程概況

以山東省青島市某市政道路排水管道工程為工程背景，該市政道路為城市主干道，排水管道南北走向，全長1 526.42 m，管道直徑為2 435.15 mm，排水管道設置在道路南側，單側布置，采用頂管施工方式，開槽段埋管深度為8.42 m，采用HDPE管材，管道接口為橡膠圈接口，溝槽開外放坡為1：5。排水管道基礎為軟土+砂石基礎，按照從下到上順序基礎土層分別為粉質黏土、礫石、粉質砂土、淤泥質黏土和自填土，土層厚度分別為2.15 m，3.42 m，4.15 m，3.14 m，4.16 m，當排水管道埋深＞5 m時采用鋼筋混凝土管，承接橡膠圈接口，個別地段巖層為強風化泥巖，該段溝槽開挖需要進行鉆孔爆破施工。排水管道基礎為混凝土基礎，此外該市政道路工程還設置12座檢查井，檢查井間距為110.15 m，其中包括1 250 mm污水檢查井5座，1 350 mm超深檢查井7座。根據對該市政道路工程施工現場巖土勘察報告，排水管道溝槽開挖范圍內巖土壓實性較差，并且屬于淤泥層流塑，溝槽圍巖穩定性較差，而且工程所在區域氣候屬于亞熱帶海洋氣候，年降雨量較大，大約為1 850 mm，受到大氣降雨影響，在排水管道溝槽開挖過程中可能會出現坍塌等現象，因此管道溝槽開挖過程中需要采取支護措施。

2.2 施工效果與討論

根據該市政道路工程實際情況，按照上文施工流程開展排水管道溝槽開挖和支護施工。《市政道路工程排水管道施工質量驗收規范》GBJ 26115—2020規定，排水管道溝槽最大地表水平位移量為±20 mm，地表沉降量≤30 mm。根據規范要求對該市政道路排水管道施工地表水平位移和地表沉降情況進行測量。將市政道路排水管道溝槽開挖施工分為三個階段，使用IFAG-A5F8水平儀測量每個施工階段地表水平位移量，根據測量結果繪制溝槽地表水平位移曲線（見圖2）。在溝槽開挖施工完成后，在溝槽地表布設三個測點，每個測點相距5 m，每隔10 d使用IYFAI-AS7G全站儀測量測點沉降量，使用表格對測量數據統計（見表1）。

如圖2所示，該市政道路工程排水管道溝槽開挖施工過程中地表水平位移范圍在+0.008 m～-0.014 5 m，地表位移方向主要為溝槽內部方向，最大位移階段發生在溝槽開挖施工第三階段，說明隨著溝槽開挖深度的增加，地表水平位移逐漸增大，但是整個施工過程中地表水平位移量未超出規定范圍，符合《市政道路工程排水管道施工質量驗收規范》GBJ 26115—2020規定。從表1中數據可以看出，市政道路排水管道溝槽開挖施工完成后測點3沉降量最大，為7.15 mm，測點1地表沉降量最小，為4.85 mm，但是3個測點位移量均＜30 mm，也符合《市政道路工程排水管道施工質量驗收規范》GBJ 26115—2020規定。通過以上對市政道路排水管道施工質量檢測，驗證了該工程溝槽開挖施工質量良好，且支護效果也比較好，有效抑制了溝槽地表變形和沉降，溝槽穩定性良好，采取的施工技術具有良好的可行性與可靠性。

3 結語

本文對市政道路排水管道溝槽開挖及支護施工技術進行了深入研究，通過分析溝槽開挖和支護施工的關鍵環節和技術要求，結合實際工程案例，提出了相應的施工方案和質量控制措施。研究結果表明，溝槽開挖及支護施工是市政道路排水管道工程中的重要環節，對于保證管道工程的整體質量和安全具有至關重要的作用。在實際施工中，應根據工程實際情況選擇合適的開挖和支護方式，并嚴格控制施工質量和安全。本文研究內容仍存在一些不足之處。例如，對于不同地質條件下的開挖和支護技術仍需進一步探討和研究。同時，對于施工過程中的環境保護和綠色施工等方面也需要進一步關注和研究。總的來說，市政道路排水管道溝槽開挖及支護施工技術的研究對于提高管道工程的整體質量和安全具有重要意義。未來應繼續關注該領域的發展動態和技術創新，為市政道路排水管道工程的施工提供更加科學、合理的技術支持。

參考 文 獻

[1]鐘德華.輸水管道工程管槽開挖及管道安裝施工技術探討[J].內蒙古水利，2023（9）：31-32.

[2]胡學祥，趙赫，黃紅杰.濱江地區改擴建道路管道溝槽深基坑施工安全控制[J].建筑安全，2023，38（9）：46-50.

[3]王甫友.橋跨下管道開挖對橋梁基礎影響分析[J].天津建設科技，2023，33（2）：38-41.

[4]李尊龍.市政路橋污水管道混凝土施工技術及優化措施[J].城市建設理論研究（電子版），2023（10）：73-75.

[5]劉佃勇，馬成剛，唐勇，等.預拌流態水泥土在溝槽回填中的應用技術研究[J].建筑技術開發，2023，50（2）：109-112.

[6]祁曉彬.市政排水管道安裝施工技術要點探析[J].工程建設與設計，2023（3）：198-200.

[7]范林青.市政給排水管道工程HDPE管施工技術要點[J].工程技術研究，2023，8（2）：84-86.

[8]王福基.一種新型管道整體移動型可調節撐板支護臺車施工技術應用研究[J].科學技術創新，2022（35）：123-126.

[9]張亮.試論現代市政道路給排水管道工程的施工[J].工程建設與設計，2022（19）：198-200.

[10]劉代忠，于田龍，李嘉木.基于ABAQUS的市政管道溝槽開挖鋼板樁不同型號支護效應對比研究[J].工程技術研究，2021，6（23）：1-3.

[11]徐啟啟，趙正偉，朱超凡.市政道路工程給排水管道施工質量制約及預防措施探討[J].四川水泥，2021（1）：230-231.

[12]沈云.排水管道溝槽支護結構經濟指標測算研究[J].中國市政工程，2020（2）：91-93，98.

編輯：楊 洋

收稿日期：2023-12-20

作者簡介：于龍波（1987～），男，山東省青島市人，工程師，研究方向：路面路基、管道溝槽方向。