市政工程深基坑设计优化在土方开挖功效提升应用

市政工程深基坑设计优化在土方开挖功效提升应用

伍先波

中交四航局第七工程有限公司 广东省广州市511466

摘要：当前市政工程当中存在大量深基坑工程，而深基坑工程施工过程中土方挖掘总量较大，且土方挖掘对施工的安全性以及稳定性能够产生巨大的影响。尤其深基坑工程支护存在一定不足的情况下，土壤挖掘过程中基坑部分出现变形以及位移的风险个更高，因此在深基坑工程中必须通过加强支护的管理、从设计阶段开始对深基坑的支护进行优化，使得土方挖掘过程中基坑能够在土方挖掘过程中保持较高的稳定性。本文通过某工程的实际案例，对实现优化深基坑的土方挖掘施工进行了分析。

关键词：深基坑 设计优化 土方挖掘

引言

现代城市当中，大量地下工程以及高度不断增加的高层以及超高层建筑使得城市工程的施工难度不断增加，包括市政工程在内的部分工程需要依赖深基坑才能够保证工程长期使用的稳定性以及安全性，而深基坑施工过程中，支护的技术能够直接影响到基坑施工过程中土方挖掘的开展。针对影响深基坑工程当中土方挖掘的只要因素，本文以实际的工程案例对如何改善土方挖掘施工进行了分析，通过设计的优化使得深基坑的施工安全性能够得到充分保障。

1 深基坑工程

深度超过5m的基坑均能够被认为深基坑，深基坑在工程不同的情况下需要通过调整设计使得施工能够满足工程的需求。深基坑工程施工过程中，支护工程能够维持基坑内部的稳定，而土方挖掘则属于深基坑工程当中最为重要的一部分，两者之间需要形成平衡状态。

1.1 支护技术影响

深基坑由于挖掘的深度较深并且挖掘的总量较大，因此完全依靠土层结构本身无法满足基坑内部的稳定，深基坑工程施工过程中必须通过支护系统才能够使得深基坑内部保持较为稳定的状态。而深基坑支护技术以及支护系统与深基坑工程的需求并不匹配，或无法完全满足基坑稳定维持的需求，则可能导致基坑内部变形甚至坍塌等情况出现，尤其土方挖掘过程中支护技术是否能够满足需求能够造成更为显著的影响。

1.2 土钉支护

土钉支护是深基坑支护施工一种使用较为普遍的技术类型，且能够达到较好的效果。土钉技术即利用土体之间的相互作用，使得边坡的稳定性能够得到进一步的提高。采用土钉技术时，在不对土体的整体性以及稳定性造成影响的情况下，将土钉钉入土体当中能够在弯矩以及拉力的影响下使得土体的稳定性得到进一步提高。在深基坑工程当中采用土钉技术时，首先需要对计划施工区域进行实验，判断预计采用土钉技术的区域在使用土钉的情况下是否能够保持土地结构的完整。采用土钉技术进行支撑时，土钉的深度需要得到更为精准的控制，且土钉钉入后需要通过灌浆使得钉入的位置保持较高的稳定状态。灌浆时需要保持浆液配比的合理且灌浆过程中浆液处于稳定状态。

1.3 土层锚杆

使用锚杆进行土层支护时，一般需要采用钻孔机进行钻孔，根据深基坑的设计方案确定锚杆孔洞的深度后，采用钻孔机进行钻孔作业时一旦遇到异物或阻碍物，需要判断导致该种情况出现的原因，排除后才能够继续钻入。使用冷缝技术进行施工时，需要保持螺杆处于均匀旋转的状态且锚杆钻入完成后其底部与要求位置的角度偏离需要控制在3°以内，而锚杆的深度与设计的深度偏差则需要控制在1°以内。锚杆钻入完成后，同样需要灌浆处理。

1.4 围护桩支护

围护桩是深基坑工程当中使用较为普遍的一种支护技术，围护桩的主要优势在于施工的难度相对较低且支护的表现相对较好，同时与前述的措施相比围护桩的使用范围相对较为广泛，能够满足不同工程的需要。

1.5 连续墙支护

针对内部结构稳定性相对较差的深基坑，或支撑要求相对较高的深基坑，连续墙属于较为适当的一种支护技术，连续墙的支撑效果更好，但该种技术施工的技术要求较高、施工材料较多，即连续墙的施工成本较高。

1.6 深层搅拌支护

深层搅拌技术主要为使用固化剂等通过深层搅拌使其能够与深基坑当中的软土充分、均匀结合，深层搅拌技术能够使得原本支撑力相对较差的软土强度显著提高，即能够使得基坑内部的支撑度得到有效提升。

2 深基坑工程土方挖掘需求

案例工程作为深基坑工程，计划采用四级的模式进行土方挖掘，且挖掘过程中需要采用先撑后挖的形式进行挖掘，而按照设计方案进行土方挖掘，首先施工区域的降水较为集中并且降水总量较大，因此受到降水影响深基坑当中的稳定性存在一定程度的不足。其外，多级模式的施工使得深基坑当中土方挖掘过程中重型设备需要多次进场，重型设备的通行能够对基坑底板部分造成一定的影响。

3 深基坑工程土方挖掘施工优化

3.1 优化措施

根据根据案例工程的实际需求，在原本的施工方案中计划在深基坑原本裙边部分进行加固，提高该区域支撑密度，同时浅坑未封闭区域通过增加真空深井实现积极的排水。将整体深基坑视为一个整体，优化过程中通过支撑体系将其分为三个流水段，以此使得支撑之间的距离能够控制在3㎝以内。

同时土方挖掘过程中需要保证：①土方挖掘过程中依然需要保证首先完成支撑工作，在支撑体系支撑效果已经达到最大值的情况下才能够开始挖掘施工，

案例工程采用18m长臂挖机进行挖掘，各层边缘并不适合使用大型设备进行挖掘的区域，则使用PC120挖机进行挖掘，同时配合使用PC120炮机。②由于土方挖掘需要采用分层施工的模式，因此第一层挖掘完成后，需要完成该层的砼垫层浇筑，浇筑过程中垫层需要能够对该层的支撑系统形成完成的保护，下一层施工前本层排水系统需要完成，即深基坑内部需要避免出现积水等情况。③深基坑施工过程中，施工区域需要完全封闭使得施工区域的安全性得到有效的控制。基坑施工区域需要安装高度为1250㎜的安全防护栏，其水平栏杆地表距离需要达到500㎜，同时深基坑两侧需要安装固定的爬梯便于施工人员通行。④深基坑施工区域需要通过建设系统性的排水系统以及隔水系统，避免积水对深基坑内部造成影响。施工区域外需要通过对高程的控制避免降水进入深基坑，基坑内部需要提高硬化面积，并广泛采用排水沟渠以及排水管道等，使得深基坑内部在隔水的同时能够有效排水。⑤深基坑内部需要进行定期的位移监控，使用固定位置的监控，一旦深基坑施工区域桩顶水平位移累计值超过30㎜和日变量超过3㎜或连续三天超过报警值的70%应及时进行预警，并根据位移的增加情况暂停施工，进一步提高当前支撑系统的支护强度。

3.2 优势分析

方案调整的主要优势包括：①能够保证每个分层一次挖掘即能够满足施工的需求；②根据该设计方案底板的浇筑质量能够得到更为有效的保证，即底板的稳定性以及安全性能够保障；③该方案当中土方挖掘施工的工作面更大，即土方挖掘施工的效率能够有效提升。

3.3 案例工程作用

根据案例工程的设计要求，工程采用的三道支撑其中第三道支撑需要能够将支撑提高50㎝能够满足土方开挖的需求。通过上述措施案例工程的支撑提高超过50㎝，每个分组每天的挖掘量同样由原本的150m³提高到300m³，挖掘量提高后土方挖掘的周期能够满足感工程的施工要求。

结语

市政工程施工过程中不仅需要充分保证施工的安全与质量，同时在施工过程中需要在不影响质量的情况下降低施工的成本，避免浪费等情况出现。本文所述的方案，不仅能够有效提高土方挖掘施工的安全性以及效率，同时能够在施工过程中保证施工的安全以及深基坑本身的稳定。本文所述的深基坑设计，不仅在本项工程当中应用能够达到较好的效果，在其他深基坑工程的设计中该设计方案同样具有相对较高的参考价值，能够满足提高深基坑提房挖掘安全性以及效率的需求。

参考文献

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