徐刚
北京市常青市政工程有限公司 北京 100000
摘要：基坑开挖与支护是市政道路工程的重要建设内容，在推动市政工程发展和完善中起到关键的作用。在建设市政道路开挖基坑中，受到复杂地理环境与狭窄场地影响，常出现基坑坍塌与路面塌陷等问题，给道路建设埋下安全隐患。在这一工程背景下，如何在狭窄场地中高质量完成基坑开挖与基坑支护任务，成为市政道路工程的一项重要研究课题。基于此，为进一步提高市政道路工程施工水准，预防和减少基坑坍塌等施工问题的出现，本文对市政道路工程中基坑开挖与支护施工的主要技术手段与操作要点开展探讨，提出基坑开挖支护施工质量控制措施。
关键词：市政道路工程；基坑开挖；基坑支护；施工技术
一、市政道路基坑开挖技术的工艺流程及要点
1、施工准备
在市政道路基坑开挖施工前，为顺利完成基坑开挖任务，必须做好前期准备工作，以营造安全、稳定的施工环境。首先，做好场地平整工作，清除场地中分布的障碍物与各类杂物，检测场地平整度与土层压实度，对场地凹凸不平部位与土层松散部位进行回填夯实处理。同时，观察施工场地是否分布软土地基等不良地质，根据已掌握的水文地质条件对场地进行预处理，或是在基坑施工方案中采取换填、排水固结等软基处理技术手段。其次，开展测量放线作业，将施工图纸与地质勘察报告作为参照，在现场引测基准点，明确标记市政给排水管道与通信光缆等地下设施的分布位置，在指定位置打入钢板桩来标记基坑开挖作业面与边线，反复核对钢板桩位置，设置沉降位移观测点，为后续基坑开挖作业的开展提供明确参照。再次，在现场设置盲水沟、截水沟等排水设施，根据地下水位变化趋势选择性开展地下水抽采作业，将地下水位控制在安全范围内，以此来保证基坑内部土体干燥状态，避免在基坑施工期间出现坑底突涌水等问题。最后，做好技术交底工作，引入三级技术交底机制，确保工程全体参建人员正确领会施工意图，掌握全部的技术要点与注意事项。
2、基坑开挖
基坑开挖技术要点包括：第一，开挖方法选择。提前做好地质勘察工作，根据现场地质条件与土层分布结构，选择合理的基坑开挖方法，主要方法包括人工开挖、机械开挖、爆破开挖、局部支撑开挖。其中，人工开挖与机械开挖适用于在非雨季开挖硬土类基坑，爆破开挖适用于开挖土层中分布大量坚石与次坚石的地基，局部支撑开挖适用于挖掘碎石类地基，起到改善地基土层结构稳定性的作用。为突破单一开挖技术的局限性，可以组合采取多项开挖技术，如组合应用机械开挖与人工开挖，由机械开挖完成多数基坑开挖工作量，由人工开挖完成机械设备不便到达部位的开挖任务。第二，开槽支撑。考虑到坑壁受施工扰动有可能出现坑壁坍塌与土体松散滑落现象，存在安全隐患。因此，在基坑开挖至特定标高部位后，在基坑内搭设横向支撑结构，在道路管沟内部埋设钢管，以起到支撑作用，避免坑壁在承受过大剪力与荷载时出现断裂失稳现象。第三，土料处理。根据地质勘察报告，判断所挖掘土料性能是否满足回填料指标要求，将一部分土料作为回填料运输至干燥环境中进行贮存，将剩余土料运输至弃土区，禁止将土料堆置在基坑坑壁与边坡等部位，以防止坑壁滑坡。第四，开挖深度控制。在基坑开挖过程中，持续对坑底标高进行观测，待坑底开挖至基底标高上方0.2m处，由机械开挖方式切换至人工开挖方式，以此来提高开挖精度，预防超挖欠挖问题的出现。同时，在基底标高上方预留厚度在150mm左右的土层，在基础施工完毕后挖除预留土层。第五，开挖质量检查。在基坑开挖结束后，对开挖质量进行检查，重点检查坑壁垂直度、坑底标高、坑底平整度，对超挖欠挖与凹凸不平部位进行返工处理。待基坑开挖质量检测通过后，方可办理交接验收手续，进入下一道工序。
3、管沟处理
在管沟下部槽体开挖环节，需要在管沟底部焊接连接横撑件和围檩来构成开挖空间，在管沟槽体土层中存在淤泥质土等软弱土体时，在管沟内额外打入钢板桩，根据实际施工情况来设定钢板桩数量、分布密度与排列方式。随后，在管沟开挖结束后，在垂直位置处挖设侧沟作为排水通道，持续排出管沟槽体内的积水，保持管沟槽体的干燥状态。
4、基坑回填
在基坑回填环节，首先，考虑到所搭设支护结构多为临时性结构，必须严格控制基坑开挖与回填工序间隔时间，在限定时间内进入基坑回填工序，避免因基坑支护失效而引发基坑坍塌等工程事故的出现。其次，在基坑回填前，检查填料质量，筛除填料中夹杂的腐殖土与淤泥质土等杂质，对填料采取翻晒晾干或是洒水保湿处理，将填料含水率偏差控制在±1%内。随后，检查顶板防水层与地下管线施工质量，清除坑底残留积水与各类杂物，确定一切无误后，再开展基坑回填作业。再次，在基坑回填至一定标高后，同步开展基坑回填与支护结构拆除作业，根据基坑回填进度，分阶段拆除支护结构与支撑件。常见的基坑回填方式为两种，施工人员在基坑边缘部位向内倒入填料，采取人工摊铺与分层夯实方法，待基坑回填至一定进度后再拆除支撑结构，或是直接拆除顶部首道支撑件，操纵推土机开展推土操作，在基坑两侧按对称布局形式分层开展基坑回填与夯实作业。最后，连续性完成基坑分层回填与分层夯实作业，价差虚铺层的厚度与压实度，待基坑回填完毕后，对土层压实密实度进行重复检测，对压实度不达标部位开展补夯作业。
二、市政道路工程中的主要基坑支护施工技术及要点
1、混凝土灌注桩支护
钢板桩是在基坑内打入若干数量钢板桩体，使用带锁口的热轧型钢连接相邻钢板桩体形成整体性钢板桩墙的支护技术，这一支护结构同时具备挡水、挡土的使用功能，多用于基坑开挖深度为5-7m的市政道路工程。根据实际施工情况来看，钢板桩支护具有强度高、支护效果不受地形与地下水影响、使用功能完善的优势，然而，钢板桩在打入时会产生噪音振动现象，并在桩体拔出时影响到土体结构状态，需要根据场地周边建筑物分布状况与地质条件加以慎重选择。在应用钢板桩支护技术时，要求施工人员提前在场地内打入定位桩，将定位桩为参照，遵循“一正一反”顺序依次打入剩余钢板桩体，保持正反钢板桩体的扣合状态，尽可量避免所打入钢板桩形成不规则转角，将平面布置形状控制为平直整齐状态，截面形状设置为梯形。随后，在钢板桩支护施工结束后，对钢板桩采取保护措施，禁止机械设备碰撞桩体，或是在钢板桩支撑结构上开展钢筋接长、焊接、切割等操作。
2、土层锚杆支护
土层锚杆支护是使用金属件与聚合物件等材料制作杆柱，在基坑立壁土层中钻设锚孔，在孔内插入杆柱，灌注适量水泥砂浆，待砂浆凝结硬化后，杆柱、砂浆与周边土体共同固结形成锚杆支护结构，起到基坑支护与承受拉力的效果。与其他支护技术相比，土层锚杆支护技术具有工艺简单、可控制基坑变形量、无需配置大型设备机具、施工成本低廉、提供开阔工作面的优势，主要用于替代传统的钢横撑作为基坑侧壁支护结构。在应用土层锚杆技术时，首先，做好前期准备工作，对钢筋等材料的规格质量进行检查，做好钢筋预处理工作，清除钢筋表面灰尘油渍与残留锈迹，对弯曲钢筋进行校直处理。
同时，配置钻孔机、灰浆泵等设备，分别开展设备调试运行和工艺试验，如选择一处试验段依次开展钻孔、穿筋、灌浆、锚定工艺，开展抗拔试验，观察锚杆抗拔性能是否满足基坑支护要求。其次，开展钻孔作业，保持钻杆与桩孔中心点处于重合状态，严格控制钻进速度与角度，检查成孔质量，清理孔底沉渣，在钻孔完毕后快速在孔内插入杆柱，避免出现塌孔问题。再次，开展灌浆作业，对所使用水泥砂浆的水灰比、抗压强度与稠度进行检查，向孔内匀速灌注浆液，在限定时间内完成灌浆作业，一般施工条件下的灌浆持续时间不得超过4min。最后，待一次灌浆结束后，观察孔口浆液沉陷情况开展补浆作业，将其静置一段时间，重复上述步骤，在其他部位基坑侧壁开展土层锚杆支护作业，遵循“分段开挖、分段支护”原则。
3、锚喷护壁支护
锚喷护壁支护技术也被称作锚喷网支护，在基坑立壁部位依次打入锚杆、挂靠钢筋网、喷射混凝土层，由三者共同组成支护体系的一种技术手段，多用于分布岩土质高边坡与地质条件较差的市政道路工程。与传统土层锚杆支护相比，虽然锚喷护壁支护技术的工艺流程较为复杂，但实现了对岩土体结构强度的深入挖掘，同时具备约束边坡变形、发挥锚拉作用、调整土体应力的多重支护效果，在实际应用期间体现出结构简单、适应性强、承载力高的技术优势。然而，锚喷护壁支护结构有着严格的成型条件，不适用于存在大面积涌水部位和地层土质过于松散的基坑工程。锚喷护壁支护施工，要求施工人员同步开展基坑开挖与锚喷护壁支护施工，分段开挖基坑与搭设喷锚网，重点控制钻孔、注浆、挂网、混凝土喷射工序的施工质量。其中，在钻孔环节，根据地质条件与基坑支护要求来设定钻孔技术参数，在某市政道路基坑工程中，选择采取空气冲击成孔工法，将钻孔角度控制在5°左右，要求孔径不得小于14cm，孔深误差不得超过20cm，根据地下设施与坚硬碎石等障碍物分布情况调整孔位。在注浆环节，使用压力泵设备，在锚孔内插入注浆管，自喷嘴向外高压灌注水泥砂浆，施工人员缓慢上提注浆管，将注浆压力值保持在0.5MPa及以上，直至完全拔出注浆管，要求锚孔内完全灌满水泥砂浆，禁止出现里空外满现象。在挂网环节，参照施工图纸对钢筋进行接长裁剪处理，使用钢筋依次制作框条与编制钢筋网，检查钢筋网规格尺寸与绑扎效果。随后，在土层中打入的锚杆处挂靠钢筋网，对钢筋网与锚杆交接部位采取焊接方式连接，检查焊接质量，要求钢筋网在承受混凝土冲刷力时不会晃动脱落。最后，在混凝土喷射环节，提前检查机械设备与注浆管运行状况，将坡面保持湿润状态，按照从下到上、从上到下顺序，分别开展混凝土一次喷射与二次喷射作业，对混凝土层进行压实抹平处理。
4、地下连续墙
地下连续墙是在基坑周边轴线中现浇若干数量单元槽段，将相邻单元槽段连接形成整体性墙体结构的一种支护技术，地下连续墙同时具有截水、挡土、承重、防渗的使用功能，具备良好的软土地成变形抑制效果，然而，地下连续墙的施工成本较为高昂，工程量较大，主要被用于基坑开挖深度超过10m、环境保护要求严格的市政道路基坑工程。在地下连续墙支护施工过程中，要重点控制墙段接头质量，在一般施工条件下采取锁口管工艺，在成槽施工与水下灌注混凝土工序衔接环节，施工人员在槽段端部插入钢管，要求钢管直径与槽宽一致。随后，在混凝土灌注完毕且到达初凝时间后，缓慢拔出缩口管，槽段端部作成半凹榫状，将相邻槽段联接成整体性墙体结构。
三、市政道路基坑开挖与支护施工技术的质量控制措施
1、道路基坑开挖变形控制
在市政道路基坑开挖过程中，受到开挖扰动因素影响，致使基坑周围土体沿基坑方向产生移动现象，形成被动土压力以及主动土压力，对基坑边坡坑壁与支护结构稳定性造成威胁，在基坑变形量超过一定标准时，以此为诱因引发坑壁坍塌等工程事故的出现。根据实际施工情况来看，基坑开挖变形问题主要体现在围护墙体变形、坑底隆起变形、地表沉降、坑外土体位移四方面。以基坑底部隆起变形为例，在基坑开挖深度与宽度达到一定程度后，受到被动/主动土压力影响，容易在底部形成塑性隆起现象，基坑底部中心点的初始隆起量最大，随着开挖进度推进，两侧隆起量持续增大。
为预防基坑底部隆起、地表沉降、围护墙体变形等施工问题的出现，需要采取增加支护结构刚度、调整支护结构入土深度、控制基坑开挖支撑作业时间、基坑被动区土体加固、优化基坑支护方案等措施。例如，在某市政道路工程中，采取优化基坑支护方法措施来控制基坑开挖变形量，构建土钉墙支护计算模型，在模型中导入相关设计参数，包括基坑开挖深度、土钉墙顶部与底部标高、土钉排水、钻孔直径与土钉插入长度、相邻土钉的水平及竖向间距。随后，在计算模型中设定假定条件、边界条件与荷载条件，如假定土钉墙变形满足平面应变需要、假定模型底面边界保持固定状态。在模型数值模拟计算过程中，在各项施工步骤结束后重复开展计算操作，根据计算结果，掌握土钉墙最大位移量形成在中间部位、开发面间距与土体位移量保持反比、基坑较远部位深层土体水平位移量保持斜直线形曲线的基坑变形规律。最终，选择将土钉布置方案由初始的“上短下长”变更为“中部长上下短”的方式，将首排土钉位置向下移动，倾角保持在15°左右，并增加中部土钉长度。
2、基坑监测
为有效控制基坑开挖与支护施工的工艺过程，及时发现与解决质量问题，消除安全隐患，必须在基坑施工期间同步开展基坑监测作业，主要监测项目包括地表沉降监测、土体倾斜监测、竖向沉降监测、支护结构内力监测等。以土体倾斜监测项目为例，严格遵循《基坑工程技术规范》（DG/TJ 08-61-2018）等规范文件，在基坑作业面中布置若干数量的土体测斜孔，使用水准仪等仪器设备，采取前方交会法、极坐标法或是自由设站法，对基坑施工过程中的土体测斜孔位移量进行观测，基于观测结果绘制土体水平位移曲线，对比分析观测值与预先设定的期望值，根据对比结果来判断基坑结构状态与周边环境变化情况，为施工组织计划与基坑技术方案的优化调整提供依据。
结语：
综上所述，为实现市政道路工程预期建设目标，取得理想的基坑开挖与支护施工效果。所以，在工程建设期间，要做到深入了解与全面掌握基坑开挖与支护施工技术的操作要点，结合工程情况选择合理的技术种类，做好基坑开挖变形控制与基坑监测工作，推动基坑施工技术体系的优化进步。
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