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摘要：隨著城市基礎設施的不斷完善，市政工程面對復雜施工環境的概率逐漸提高，管涵工程作為市政工程建設的基礎之一，如何更好應對復雜的施工環境成為行業關注的重點。本文結合具體市政工程案例，探究復雜環境下市政管涵基坑支護設計與施工技術，介紹常見的管涵基坑支護技術，并給出其施工處理技術措施。不斷總結市政管涵基坑支護工程實踐經驗，提高復雜環境下市政管涵建設能力。
關鍵詞：復雜環境；市政管涵；基坑支護
0引言
城市土地資源緊缺形勢的加劇極大促進了地下空間的利用，在市政工程中，基坑開挖與支護已成為一項基本作業項目。市政管涵地下施工受到周邊建筑、道路及其他地下設施的限制，再加上原本地質條件的影響，基坑施工難度較高，需要通過可靠的基坑支護方案，確保整個管涵施工過程安全、順利進行。為不斷提高市政工程管涵基坑支護能力，需要對相關經驗進行總結。
1復雜環境下市政管涵基坑支護方案
1.1鋼板樁支護
鋼板樁支護以鋼板為核心材料，將多塊鋼板拼接構成鋼板樁墻，對市政管涵基坑進行支護。一般情況下，不同市政管涵工程基坑支護選用的鋼板樁需單獨定制，其具備強度大、防滲能力強、支護材料可回收等優勢。在施工過程中，還可結合實際需求，選擇設置斜向支撐，以達到更高的支護效果。一般深度在4～7m左右的管涵基坑支護均可采用此辦法。
1.2排樁支護
排樁結構組成包括支護樁、支撐結構、防滲帷幕等構件。排樁支護方法多樣，常見的包括懸臂式、錨桿式、內支撐等。該支護方案的靈活程度較高，可結合施工情況作出相應的調整。例如，懸臂式排樁的使用要點為樁間距的控制，要求樁間距與支護結構荷載情況及土方屬性相匹配。樁體的防護可通過砌筑混凝土完成。若樁體本身存在漏水問題，還應設置排水口。錨桿式排樁的突出特點為，要求將錨桿的排間距、傾斜角、水平間距等都調整至標準值。選用水泥灌注漿，確保注漿緊實、嚴密。在制作錨桿等結構時，應做好除銹工作，并涂刷防銹土層，嚴格依照設計方案的要求進行打孔。內支撐排樁要求分層進行土方開挖，依照之前設置的施工順序完成基坑支護作業。若選用鋼制內支撐排樁，要求結合管涵施工當地地質條件、所需樁數量等，確定打樁順序[1]。
1.3深層攪拌樁支護
深層攪拌樁支護借助專門的攪拌設備，將固化劑均勻摻和到土壤中，促使軟土固結達到更高的穩定性及強度。該方法是對土方本身進行加固處理，使其為市政管涵基坑施工提供支護作用。深層攪拌樁支護的優點在于能夠最大限度的運用施工材料，在支護過程中不會對土體產生側向作用，因此對施工地周圍建筑的影響非常有限。同時，該方案施工成本較低、支護效果好，能有效縮短施工期限，對于淤泥土、承載力不足120kPa的復雜土壤環境來說非常適用。深層攪拌樁支護的技術要點如下：①要求嚴格控制水灰比，以免水灰比過低引發堵管問題。②適當增加攪拌次數，確保試劑與土體融合均勻，以達到更高的強度水平。③實時關注注漿泵口的壓力、攪拌頭下沉深度等信息，確保各施工參數均保持在合理范圍內。④積極開展試樁工作，通過預試驗找到最佳水灰比、壓力、鉆進速度等。
2復雜環境下市政管涵基坑支護設計
2.1工程背景簡介
2.1.1工程概況
某市排污、排水管道工程，工程位于當地某道路交叉口，計劃新建污水管涵及雨水管涵各一處。設計污水管涵埋深5.2m，基坑深度6.6m；雨水管涵埋深4.5m，基坑深度5.3m。由于工程位于某道路節點中間位置，周邊四個方向均存在其他建筑工程，但距離相對較遠。施工區域路面為板油材料，并存在綠化隔離帶。在施工場地地下空間存在2條地下管線，深度分別為3.1m和3.6m?？傮w來看，本工程管涵基坑支護施工難度主要來自于原本的地質條件、交通影響、現有管線限制及對周邊建筑的保護。
2.1.2施工條件分析
該工程所在位置土層以粉砂土、粉質粘土和淤泥為主，土層含水量較大，其中粉砂土平均層厚在1.4m左右，粉砂淤泥層在11.5～13.8m。當地地下水系豐富，施工區域內的地下水位較高，初見水位深埋1.5～1.9m，靜止水位深埋1.1～1.6m。
2.2基坑支護設計
2.2.1設計難點
①兩市政管涵間距較小，但基坑深度存在明顯差異，整體施工面積需控制在350m2之內，如何處理基坑高差成為基坑支護設計難點之一。②工程位于交通節點處，在對經行車輛進行限流和疏導后，道路南側依然有部分路面允許車輛通行，對該側基坑側壁穩定性產生一定影響。③該管涵工程對當地正常交通影響較大，因此要求在36d內完成施工，時間緊、任務重。④由于基坑深度差異的存在，支護施工順序的選擇也成為影響最終施工質量的一大原因。⑤現有2條管線給基坑施工帶來較大阻礙，基坑在管線之下穿越，需先將管線斷開然后再進行基坑施工。因此在基坑開挖過程中，需協調新管涵與原本管線之間的位置關系。
2.2.2設計方案
本工程施工地土層具備軟土特點，對工期要求較嚴格，且基坑最大開挖深度未超過7m，因此選用鋼板樁支護方案完成市政管涵基坑支護作業。①施工流程設計。首先完成新建污水管涵基坑支護，回填完畢后，恢復該部分區域的地面交通，再進行雨水管涵施工。②支護技術措施。選用鋼板樁丁字形角樁工藝，處理污水管涵與管道基坑之間深淺差異問題。設計排污管部分基坑支護方案時，在管涵位置增加4個丁字形角樁，管道兩側分別設置丁字形角樁。管涵施工過程中，原本的丁字形角樁支護結構繼續使用，以免施工過程出現安全隱患。管涵施工受地下水位的影響程度較大，施工過程中易出現滑坡、滲水等問題。因此在管涵基坑支護的斷面沿管道走向設置排水渠和排水井，并通過多個井口相配合，避免基坑外部水流進入排水井[2]。選擇在白天地下水位較低時開展基坑施工作業。③支護參數選擇。距管涵基坑邊緣8m處設置施工圍擋，對周邊交通動線進行調整。保留基坑外圍部分路面的交通通行功能，主要供小型機動車及行人使用。管涵基坑支護鋼板樁型號為12m長拉森Ⅲ止水鋼板樁，并配合H40鋼圍檁和準335的鋼管進行輔助。污水管涵及雨水管涵基坑內徑分別為4.6m和3.8m，鋼板樁設計高度分別為7.8m和5.9m。④保護措施設計。管涵基坑施工期間，對現有2條市政管線進行保護。決定臨時關閉2條管線的排水功能，斷水后，將管道切開，待管涵基坑施工完畢后，再將其連接并恢復正常功能。由于現存管道附近無法實施基坑支護作業，因此決定調高該部分人工開挖占比。為彌補2條管線之間的高差，設置相同的放坡開挖寬度。
2.2.3結構計算
為保證管涵基坑支護方案設計的合理性，需要對結構的受力情況進行計算。結合施工當地土層及交通流量特點，基坑頂部負荷計為35kN•m，鋼板樁頂部發生的最大位移為10.8m，最大彎矩為258.69kN•m，最大剪力為1.4.80kN。依照最差施工條件進行計算，該條件下基坑的抗傾覆能力達到2.687，穩定系數達到1.569，基坑底部抗隆起系數達到1.79，均高于安全施工標準。當鋼板樁發生最大彎矩時，驗證單個樁強度是否達到工程質量要求。以鋼圍檁承受最大剪力為數量參考，以1.2分項系數組合和3m三跨連續梁為指標，計算得出設計方案中材料的選擇均達到相應的強度要求。再驗證基坑支護結構水平荷載能力是否達標。計算得出內撐鋼管受軸力為650.37kN，取長度為2m、橫截面積為9996mm2、回轉半徑為112.5mm的標準鋼管，查表得到其穩定系數在0.982，因此基坑支護的水平穩定性也符合標準。
2.2.4施工設計
①管涵基坑施工之前，對施工當地地下管線及設備排布情況做全面勘察，標明每一局部區域的埋深，并結合管涵工程方案要求，劃定施工風險防范重點區域。若存在臨近管線或地下設施，需對其進行保護，以免管涵基坑施工對其他市政工程造成不利影響。②安裝、擊打鋼板樁過程中，要求單片樁的擊打力度垂直于水平面，以減輕對周邊土層的影響[3]。③在安裝鋼板樁擋土墻內支撐時，使用木質墊塊將鋼圍檁與鋼板樁之間填充緊實，提高加固效果，嚴格控制超挖現象的發生。④基坑開挖過程中，要求相關設備、車輛停放在規范位置，及時將多余土體清理干凈，并依照從遠到近的方向進行土方開挖。⑤嚴禁挖掘設備觸碰支護結構，對于特殊位置可以人工開外代替機械挖掘。⑥考慮到地下水的影響，要求盡量在白天開展基坑施工，等基坑開挖至標準高度后，及時開展基礎墊層及管座施工。在鋼板樁底部安裝泡沫板，為后期拆除工作提供便利。⑦引入信息化監測設備，對整個施工過程的鋼板樁樁頂及基坑周圍1倍坑深范圍內土體的變動情況進行監測，觀察施工過程是否出現合理范圍之外的位移、沉降問題，及時采取應急措施進行處理。
3復雜環境下市政管涵基坑支護施工技術
3.1管涵基坑支護施工技術
本文研究的市政管涵工程基坑支護選用鋼板樁支護方案，該方案在穩定性、經濟性、及時性等方面均有不錯的表現，因此結合工程實踐經驗，重點分析復雜環境下市政管涵基坑鋼板樁支護施工技術。
3.1.1鋼板樁施工
在安裝鋼板樁結構時，需要借助外力將鋼板樁擊打至土壤內部，過程中不可避免會出現震動，影響周圍土壤的穩定狀態并造成土壤擠壓，進而對周邊建筑設施造成干擾。因此在施工過程中，首先應擊打同一側鋼板樁，并在鋼板樁的背向設置排水渠，鋼板樁施工之前，需完成鉆孔樁的鉆孔作業。
3.1.2支護施工
開展第一支護施工前，重新檢查鉆孔樁安裝是否完畢且合格，查看渣土深度是否達到相關指標的要求，并使用準石粉填充支撐面。在使用該工藝時，須確保路面能夠承擔機動車通行帶來的荷載。完成第一支護后，開展第二支護作業。根據方案設計階段得出的計算結果，找出最佳土方開挖深度并進行土方開挖，計算臨近建筑一側鋼板樁的安裝范圍，并設置預留土臺。預留土臺主要用于提高土方的穩定程度，確保鋼板樁的支護作用發揮到最大。如文中案例對工期要較嚴格的管涵基坑施工，可使用機械手段進行土方開挖，以節省基坑施工時間。土方開挖后的2d內，密切關注土體荷載及性能的變動情況，并開始第二支護施工。若中間預留時間過長，會給支護結構的可靠性造成一定影響。承臺施工完畢后，使用石粉混合石渣進行基坑回填，確?；由疃扰c第一支護階段相同。
3.1.3排水施工
排水施工主要應對市政管涵基坑支護中土體水分過大及地下水滲漏的問題，以免影響正常的施工進度。尤其在軟土層區域及地下水位較高的區域，排水施工被作為基坑支護施工的重點任務之一。鋼板樁本身受水分的影響非常小，抗滲能力優良，因此排水施工主要減輕積水對正常施工作業的影響[4]。例如，在基坑底部設置磚結構井壁，保證井底的水平高度在基坑施工面以上，借助潛水泵，以縱橫相結合的方式將基坑內多余水分排干。
3.2管涵基坑支護技術創新
3.2.1優選支護結構
管涵基坑施工支護技術類型眾多，如前文提到的鋼板樁、錨桿支護等。不同支護技術各有其優缺點，需根據管涵基坑實際施工需求進行選擇。合理選取基坑支護方案不但能確保管涵工程施工順利進行，還能有效發揮降低施工成本、縮短工期、提高施工安全程度的作用。因此對于復雜環境下的管涵基坑工程，應重視施工數據及信息的收集，全面分析基坑施工面臨的困難和阻礙，如現場環境、基坑深度、地下水位、管線分布情況等。將以上條件作為衡量基坑支護技術優劣的基本指標，明確管涵基坑支護對穩定性、強度的要求，以找到最適宜實際施工需求的基坑支護方案。
3.2.2優化設計理念
相較于城市化建設及市政工程建發展速度，管涵基坑施工支護技術存在明顯的滯后性，尤其在施工參數計算方法上，已無法很好適應復雜施工環境的需求。要求管涵基坑支護設計人員不斷更新自身設計理念、汲取先進的基坑支護理論知識，在繼承以往基坑支護優良設計經驗的同時，積極引進新的基坑支護工藝和技術。并結合市政管涵工程特點，對外來設計經驗進行優化處理，以便給出最佳的管涵基坑支護設計方案，并在實踐過程中不斷提高自身設計能力。
4結論
基坑施工廣泛存在于市政工程建設活動中，隨著城市可利用空間的減少及管涵工程復雜程度的增加，市政管涵基坑施工難度逐漸提升。在實踐過程中，需合理選取基坑支護方案，并結合施工當地地質勘探信息、地下管線排布情況、周圍建筑物存在情況等，合理設計管涵基坑施工方案。做好施工經驗總結及新工藝技術引進工作，全面提升市政工程建設質量。
參考文獻
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[2]鄧家勛.淺談市政工程深基坑支護設計及施工方案編制與專家論證[J].四川建筑，2018，38（2）：248-249.
[3]李美玲.市政工程常用基坑支護結構類型及設計[J].低碳世界，2017（4）：109-110.
[4]鄒振.試析市政工程常用基坑支護結構類型及設計[J].名城繪，2018（4）：405-406.
作者:蔣濤 單位:中國水利水電第八工程局有限公司
