市政工程施工中深基坑开挖支护关键技术

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位康凯

新疆喀什电盛有限责任公司 新疆喀什844000

摘要

近年来,市政工程建设数量逐年递增,工程复杂性随之提升,因此在对市政工程项目的基础结构进行施工时,必须严格遵循标准和规范。深基坑施工技术在市政工程基础结构和重点施工区域得到了广泛应用,确保了施工过程中的稳定性和安全性。为了使市政工程的施工质量达到最佳,需在深基坑支护技术的应用中精益求精,确保施工规范的严格执行与支护效果的显著提升。


关键词

市政工程、深基坑、开挖、支护、关键技术

正文


引言:

在我国市场经济体制改革的背景下,企业发展面临着空前的机遇和挑战。在激烈的市场竞争中,企业的管理者必须不断地转换思路,不断地进行变革和创新,才能更好地应对行业的挑战。市政工程建设是关系到城市发展的大事,各有关企业必须立足实际,夯实自身基础,这样才能促进城市的发展,提升自身的稳定收益。随着科学技术的发展,深基坑开挖支护技术越来越得到社会和企业的重视,在市政建设中占有越来越重要的地位。随着城市土地资源紧缺,市政建设逐步转入地下空间开发利用,这就使得深基坑支护技术在城市建设中的应用显得越来越重要。

1.深基坑支护施工技术

1.1导墙施工技术

1.1.1做好测量放样

导墙施工的首要步骤是精确的测量和放样。这一过程要求根据设计图纸,将导墙的轴线和边线准确地标定在施工现场。通常,轴线和边线会适当扩展,以便在实际施工中有足够的调整空间。例如,导墙的轴线和边线可以向外拓展10cm。使用全站仪或GPS测量设备进行测量,确保放样精度达2mm以内。测量放样的精确度是保证导墙施工质量的基础,也是后续施工顺利进行的前提[1]

1.1.2做好开挖施工

在完成测量放样后,进行导墙开挖施工是下一步关键。导墙开挖通常结合机械开挖和人工辅助进行。机械开挖如使用反铲挖掘机,快速去除大量土方,效率可达每小时50立方米。人工辅助则用于细致的开挖和清理,确保沟槽的整洁和平整,人工开挖效率约为每小时5立方米。在开挖过程中,需特别注意保持沟槽的稳定性,防止塌方或不均匀沉降。如遇到松软土层或地下水等复杂情况,应采取相应的加固和排水措施。例如,设置排水沟和抽水设备,确保沟底的干燥和稳定。沟底处理后需进行压实,压实度应达到90%以上,为导墙施工奠定良好基础。

1.1.3灌注作业

导墙施工的最后一步是混凝土灌注作业。灌注前,需要安装和加固模板,确保模板的稳固性和位置准确性。模板安装误差应控制在5mm以内。在实际灌注过程中,按设计要求进行分层浇筑,每层厚度不超过30cm,并采取振捣工艺,确保混凝土的密实度和均匀性,振捣时间一般为30秒至60秒。灌注完成后,需对混凝土进行养护,一般采取洒水养护方式,养护期不低于7天,防止混凝土出现裂缝和收缩问题。施工过程中,需实时监测混凝土温度和湿度,确保其在最佳条件下硬化。同时,施工现场应设立安全警示标志,施工人员必须佩戴防护装备,遵守安全操作规程,对每道工序进行严格检查和验收,确保施工质量符合设计要求。

1.2钢板桩技术

在施工现场应用钢板桩技术(如图一所示),要求工人熟练掌握钢板桩的制作工艺,按照相关规范选择合适的钢板桩和热轧型钢,完成墙体结构施工。这种技术可以有效阻挡地下水的侵袭,提高结构的稳定性。但施工过程中产生的噪音较大,可能会影响附近居民的正常生活。因此,在实际应用中,有必要与居民的生活区保持足够的距离,以保障居民的日常正常生活。在施工成本方面,钢板桩支护技术的资金投入较低,且所使用的钢板桩可以重复使用,是一种新型的节能环保技术[2]

 

图一 钢板桩技术应用示意图

1.3土钉墙技术

土钉墙(如图二所示)是一种常见的基坑支护形式,特别适用于条件允许的基础施工。这种方式是将土钉墙加入到桩体中,起到进一步加固的作用,然后与喷射砼面板有效组合,构成最终的整体承重结构。土钉墙支护能够有效地提高建筑物的抗外压能力,提高建筑物的整体稳定性。结构形成后,既可以承受不同方向的外部压力,又可以保证工程的正常顺利进行。

复合土钉墙施工流程如下:

① 放线定位根据设计图纸进行精确的放线定位,确保土钉的位置和方向正确。

② 施作截水帷幕在必要时,先施作截水帷幕,以防止地下水对施工的影响。

③ 基坑降水施工过程中持续进行基坑降水,确保工作面干燥和稳定。

④ 分层开挖土方按照设计要求,分层、分段进行土方开挖,每层厚度通常控制在1.5至2米之间。

⑤ 修整坡面开挖完成后,对坡面进行整修,确保表面平整无松动土体。

⑥ 喷射第一层混凝土对整修后的坡面喷射第一层混凝土,厚度一般在5至10cm

⑦ 土钉制作、安装按设计要求制作并安装土钉,土钉长度和间距需符合设计规范。

⑧ 浆液制备、注浆制备注浆浆液,并对土钉进行注浆加固,确保其与周围土体牢固结合。

⑨ 挂网,喷二层混凝土:当土钉安装和灌浆结束后,吊挂钢筋网片,然后进行二层混凝土的喷射,形成完整的支护面板。

⑩ 养护混凝土喷射完成后,进行养护处理,确保混凝土强度和耐久性。开挖下一层土方循环以上工序,继续开挖下一层土方,并重复修整坡面、喷射混凝土、安装土钉、挂网喷射混凝土和养护等步骤,直至基坑开挖至设计深度。

 

图二 土钉墙技术示意图

1.4土层锚杆支护技术

土层锚杆支护技术是在满足设计强度标准后,先做好锚杆的锁定拉张工作,确保施工过程中基坑的稳定性。主要的施工内容包括以下几个方面:

1.4.1锚杆位置与倾斜角度

首先,施工人员需要根据设计图纸,准确确定锚杆的位置和倾斜角度。标高与钻杆倾斜角度需要达到设计标准,以确保锚杆的使用性能。锚杆的位置和角度一旦确定后,进行标定,在施工中锚杆水平方向误差为后续的施工提供准确的参考。

1.4.2锚杆安装与误差控制

在锚杆施工过程中,应严格控制锚杆的水平和垂直方向误差,要保证锚杆的横向偏差不得小于50mm,竖向的偏差控制在100mm以内。将锚杆插入预定位置后,需要对其进行拉张和固定,以确保其稳定性。锚杆的长度和抓固深度必须严格按照设计要求进行,以控制施工误差,确保锚杆的安全和稳定。

1.4.3注浆材料与注浆工艺

锚杆安装完成后,需要进行注浆操作。注浆材料的配比必须严格按照设计规范进行,确保浆液的清洁度及品质。注浆时,要确保浆液搅拌速率均匀,并采取由下至上的方法进行注浆,以保证浆液填充均匀。当浆液达到孔洞顶部时,立即停止注浆,以防止浆液溢出。注浆完成后,浆液需进行适当的养护,以保证其固化效果和强度。

1.4.4张拉锚杆与施工安全

在进行张拉锚杆操作时,应先安装注浆设备,确保设备位置准确,注浆压力符合设计标准。张拉锚杆时,需确保锚杆的强度符合设计要求,然后进行拉张固定,保证锚杆的稳定性和安全性。在施工过程中,必须严格执行各项安全操作措施,杜绝事故发生。

1.5深层搅拌桩支护技术

深层搅拌桩支护技术作为一项新工艺,其核心是利用特殊规格的搅拌设备对固化剂进行充分搅拌混合,提高固化效果,提高桩体结构稳定性。按照施工方案的要求,通过对原材料的合理配比和充分拌和,进一步提升桩体的稳定性,支护效果更加突出。由于深基坑本身对侧向建筑物的作用力不大,所以对周边环境影响很小。在实际应用中,深层搅拌桩技术灵活多变,施工人员需要充分利用场地的地形条件,对周围的地形进行细致的分析,对桩体的形状与尺寸进行灵活控制,以免对周围环境产生不利影响。工作人员应充分了解基坑的外部构造,并根据相关规范对各种原材料配比进行合理的控制。尤其值得注意的是,在搅拌后的桩体,随着水分的散失逐渐形成牢固的桩体结构,所以在施工过程中,一定要严格按工艺规范进行控制。随搅拌次数的增多,桩体内材料颗粒逐步减少,桩体的稳定性随之增加。所以,在工程建设过程中,工作人员必须对工程进度进行精确的控制,严格按照规范要求进行施工,做好工期管理,才能保证结构的整体稳定。

2.基坑开挖方式

2.1 放坡开挖

放坡开挖是一种常用的基坑开挖方式,适用于开挖深度2m以下的工程,以确保基坑边坡的稳定性和安全性。放坡开挖主要应用于开阔场地。在进行放坡开挖之前,必须综合考虑如下几个方面:首先,对施工中可能存在的危险因素及建设环境进行了详尽的技术评估。根据基坑的土层特征、地下水位等因素,对地质条件进行充分评估,确定合适的坡度倾斜度和开挖方案。在综合分析地质条件和评估成果的基础上,将工程要求与安全需求相结合,进行放坡设计。在工程设计时,要综合考虑坡度的稳定性、侵蚀等因素,制订具体的施工计划及安全防范措施。为了保证工程的安全进行,需要设置边坡防护网,以防止滑坡,提高边坡的稳定性。在施工过程中,进行实时监测和控制,确保放坡开挖的稳定性,主要包括岩体和土体位移的监测、地下水位的控制、排水措施的设置等,确保施工的安全进行。放坡开挖技术不仅能有效保证基坑的稳定性,还能减少对周边环境的影响,适用于各种地质条件下的基坑开挖工程,是实现安全、经济、高效施工的重要手段。通过科学设计和严格管理,放坡开挖能够在保证工程质量的前提下,实现最佳的施工效果。

2.2 板式支护开挖

在基坑开挖过程中,对于部分开挖深度不超过2m的情况下,可采取板式支护法进行开挖。在施工过程中,应按每一段的开挖深度不大于6m的原则,分阶段依次进行。每个区段的开挖结束后,在确定管道的施工质量没有问题后进行回填施工,然后进行下一区段的施工。对符合板式支护施工要求的区段,依序分段进行。板式支护采用从上到下依次开挖,并在施工过程中应及时采取支护措施。一定要保证模板挡土与支架项部之间的紧密接触。若模板不能与后背土密切结合,则需填灌砂。为了保证有效的排水效果,降低水体对基坑工程的影响,必须在施工过程中及时修建排水沟。通过科学合理的设计和严格的施工管理,板式支护开挖技术能够在保证工程质量和施工安全的同时,减少对周边环境的影响,是实现高效施工的重要手段。

2.3 槽钢支护开挖

槽钢支护开挖主要适用于开挖深度2.0米到3.0米的工程[3]。槽钢支护通过安装槽钢来支撑土壤,防止边坡塌陷和地基沉降。槽钢支护开挖的主要步骤如下:

2.3.1工程规划与设计

在实际施工前,槽钢的尺寸、数量、安装位置等都要经过详细的工程策划与设计。根据工程勘测数据,编制相关施工计划。按设计要求,在开挖边坡上按顺序依次安装预制的槽钢。槽钢有H型钢、U型钢等多种不同尺寸和形状的型钢,可按工程实际需要选择。在安装过程中,要保证槽钢与土壤紧密的接触,并应设有连接件及固定装置,以保证槽钢形成稳定的整体结构。

2.3.2分段开挖与支护

当完成槽钢安装后,就可以开始进行开挖作业。开挖时,应分段施工逐段进行,每一段挖完,才能继续下一段的安装和开挖。在开挖过程中,要采用合适的机械设备,对基坑的深度、坡度进行控制,以保证开挖的稳定。通过采取补充支撑结构、增加填充材料等措施,可以进一步增强土壤支护作用,防止塌方。

2.3.3打设槽钢与焊接固定

在基坑开挖过程中,每个节段长度一般为50m,具体长度会根据实际情况进行调整(见图三)对于槽钢支护,可采取单独打入进的方式进行施工。当每完成一根槽钢的打设后,再与前一根的槽钢焊接,以保证整个结构的牢固。通过此方法,可逐渐形成一套完整的槽钢结构系统。在槽钢打设时,要使用仪器检测槽钢,以保证槽钢的安装位置及方向满足设计要求。如果发现有明显的倾斜现象,可采用钢丝绳拉住槽钢的桩身,在边拉的同时进行打设,循序渐进地纠正倾斜问题。

2.3.4安全防护与质量控制

当槽钢打设到位后,需要使用安全吊链将围檩固定在槽钢的顶部,以防止围檩脱落。在施工过程中,需实时监控施工环境,确保施工安全和质量。通过科学合理的设计和严格的施工管理,槽钢支护开挖技术能够有效保障基坑的稳定性和安全性。槽钢支护开挖技术在中等深度的基坑工程中应用广泛,其科学的规划、精确的施工和严格的质量控制,能够实现安全、经济和高效的施工效果[4]

 

 槽钢支护开挖

2.4 拉森钢板桩支护开挖

拉森钢板桩支护开挖是一种适合于多种土壤条件的基坑开挖工程,其基本原理是通过安装和组合钢板桩,在基坑内形成连续的护壁结构来支撑土体,可有效避免土体坍塌及地基沉降。拉森钢板桩支护主要适用于深度大于3m的基坑工程段,它的开挖方式和槽钢支护开挖相似,都是采用长度50m左右的分段方式进行。在基坑开挖期间,要及时设置支撑,并在上部支撑工作完成后,才能继续下部的开挖。若基坑开挖深度范围中有中粗砂等渗透水层,则其排水难度将显著增大。在此条件下,可采用拉森钢板桩支护法。另外,当基坑开挖深度大、地下水位高时,钢板桩既能作为挡墙结构,又能起到止水、防渗、防流砂等多种功能。在进行钢板桩施工时,存在着很大的摩擦阻力问题。为了减少磨擦,可涂上黄油或其它润滑油。第一层围檩的安装高度一般设置在离地面大约50cm的地方。对于现场设置的围檩支架,需要有良好的稳定性。为降低钢板桩沉桩引起的噪音污染,在施工中尽量使用静压法。在拔桩时,可能会将大量的土壤带出,从而形成桩孔。所以,在拔桩后需用灌砂或灌水泥浆进行回填。应用拉森钢板桩支护开挖可以应对不同渗水层、地下水位高以及多重支护效果的需求,有助于提高施工质量。对于钢板桩支护施工,根据工程设计测量桩位,先在拉森钢板桩的上端焊接牛腿,再用汽车吊装将围檩放在牛腿上,这样就能保证H型钢围檩与钢板桩之间的紧密结合,用C20细石混凝土对桩墙与H型钢支撑接缝进行填实处理。在钢围檩布置后,使用图所示的钢管进行连接。为保证支撑钢管和钢围檩的严密结合,保证工程的安全与质量,钢管内部支撑安装轴线偏差需控制在10mm以内。采用此种方式,可以逐步形成完整的拉森钢板桩结构体系,有效支撑和保护基坑的稳定性和安全性[5]

 

 拉森钢板桩支撑结构

结语:

综上所述,深基坑开挖支护关键技术作为市政工程施工中的核心工艺,其重要性和科学性对工程质量有着极大的影响。在推广应用过程中,尽管存在一些认知上的阻力,但其优点是显而易见的。因此,必须结合市政工程的实际情况,采用科学技术手段进行施工,以提高技术的应用能力。通过严格控制施工过程和优化支护技术,确保深基坑施工的安全与质量,进一步促进市政工程的绿色健康和可持续发展。

参考文献:

[1] 余小飞,陈旭东.建筑工程深基坑支护施工技术的分析[J].住宅与房地产,2019,(28):162.

[2] 谢新科.市政工程深基坑支护施工关键技术[J].居舍,2022,(11):74-76+131.

[3] 彭富波,张磊,黄人峰,等.排水管网工程基坑开挖支护施工技术研究[J].云南水力发电,2019,35(06):122-126.

[4] 于来宾.市政工程施工中深基坑开挖支护关键技术[J].城市建设理论研究(电子版),2024,(03):208-210.DOI:10.19569/j.cnki.cn119313/tu.202403069.

[5] 林伟.市政工程施工中深基坑开挖支护关键技术[J].工程建设与设计,2023,(09):238-240.DOI:10.13616/j.cnki.gcjsysj.2023.05.068.


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