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摘要：随着城市基础设施的不断完善，市政工程面对复杂施工环境的概率逐渐提高，管涵工程作为市政工程建设的基础之一，如何更好应对复杂的施工环境成为行业关注的重点。本文结合具体市政工程案例，探究复杂环境下市政管涵基坑支护设计与施工技术，介绍常见的管涵基坑支护技术，并给出其施工处理技术措施。不断总结市政管涵基坑支护工程实践经验，提高复杂环境下市政管涵建设能力。
关键词：复杂环境；市政管涵；基坑支护
0引言
城市土地资源紧缺形势的加剧极大促进了地下空间的利用，在市政工程中，基坑开挖与支护已成为一项基本作业项目。市政管涵地下施工受到周边建筑、道路及其他地下设施的限制，再加上原本地质条件的影响，基坑施工难度较高，需要通过可靠的基坑支护方案，确保整个管涵施工过程安全、顺利进行。为不断提高市政工程管涵基坑支护能力，需要对相关经验进行总结。
1复杂环境下市政管涵基坑支护方案
1.1钢板桩支护
钢板桩支护以钢板为核心材料，将多块钢板拼接构成钢板桩墙，对市政管涵基坑进行支护。一般情况下，不同市政管涵工程基坑支护选用的钢板桩需单独定制，其具备强度大、防渗能力强、支护材料可回收等优势。在施工过程中，还可结合实际需求，选择设置斜向支撑，以达到更高的支护效果。一般深度在4～7m左右的管涵基坑支护均可采用此办法。
1.2排桩支护
排桩结构组成包括支护桩、支撑结构、防渗帷幕等构件。排桩支护方法多样，常见的包括悬臂式、锚杆式、内支撑等。该支护方案的灵活程度较高，可结合施工情况作出相应的调整。例如，悬臂式排桩的使用要点为桩间距的控制，要求桩间距与支护结构荷载情况及土方属性相匹配。桩体的防护可通过砌筑混凝土完成。若桩体本身存在漏水问题，还应设置排水口。锚杆式排桩的突出特点为，要求将锚杆的排间距、倾斜角、水平间距等都调整至标准值。选用水泥灌注浆，确保注浆紧实、严密。在制作锚杆等结构时，应做好除锈工作，并涂刷防锈土层，严格依照设计方案的要求进行打孔。内支撑排桩要求分层进行土方开挖，依照之前设置的施工顺序完成基坑支护作业。若选用钢制内支撑排桩，要求结合管涵施工当地地质条件、所需桩数量等，确定打桩顺序[1]。
1.3深层搅拌桩支护
深层搅拌桩支护借助专门的搅拌设备，将固化剂均匀掺和到土壤中，促使软土固结达到更高的稳定性及强度。该方法是对土方本身进行加固处理，使其为市政管涵基坑施工提供支护作用。深层搅拌桩支护的优点在于能够最大限度的运用施工材料，在支护过程中不会对土体产生侧向作用，因此对施工地周围建筑的影响非常有限。同时，该方案施工成本较低、支护效果好，能有效缩短施工期限，对于淤泥土、承载力不足120kPa的复杂土壤环境来说非常适用。深层搅拌桩支护的技术要点如下：①要求严格控制水灰比，以免水灰比过低引发堵管问题。②适当增加搅拌次数，确保试剂与土体融合均匀，以达到更高的强度水平。③实时关注注浆泵口的压力、搅拌头下沉深度等信息，确保各施工参数均保持在合理范围内。④积极开展试桩工作，通过预试验找到最佳水灰比、压力、钻进速度等。
2复杂环境下市政管涵基坑支护设计
2.1工程背景简介
2.1.1工程概况
某市排污、排水管道工程，工程位于当地某道路交叉口，计划新建污水管涵及雨水管涵各一处。设计污水管涵埋深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节点中间位置，周边四个方向均存在其他建筑工程，但距离相对较远。施工区域路面为板油材料，并存在绿化隔离带。在施工场地地下空间存在2条地下管线，深度分别为3.1m和3.6m。总体来看，本工程管涵基坑支护施工难度主要来自于原本的地质条件、交通影响、现有管线限制及对周边建筑的保护。
2.1.2施工条件分析
该工程所在位置土层以粉砂土、粉质粘土和淤泥为主，土层含水量较大，其中粉砂土平均层厚在1.4m左右，粉砂淤泥层在11.5～13.8m。当地地下水系丰富，施工区域内的地下水位较高，初见水位深埋1.5～1.9m，静止水位深埋1.1～1.6m。
2.2基坑支护设计
2.2.1设计难点
①两市政管涵间距较小，但基坑深度存在明显差异，整体施工面积需控制在350m2之内，如何处理基坑高差成为基坑支护设计难点之一。②工程位于交通节点处，在对经行车辆进行限流和疏导后，道路南侧依然有部分路面允许车辆通行，对该侧基坑侧壁稳定性产生一定影响。③该管涵工程对当地正常交通影响较大，因此要求在36d内完成施工，时间紧、任务重。④由于基坑深度差异的存在，支护施工顺序的选择也成为影响最终施工质量的一大原因。⑤现有2条管线给基坑施工带来较大阻碍，基坑在管线之下穿越，需先将管线断开然后再进行基坑施工。因此在基坑开挖过程中，需协调新管涵与原本管线之间的位置关系。
2.2.2设计方案
本工程施工地土层具备软土特点，对工期要求较严格，且基坑最大开挖深度未超过7m，因此选用钢板桩支护方案完成市政管涵基坑支护作业。①施工流程设计。首先完成新建污水管涵基坑支护，回填完毕后，恢复该部分区域的地面交通，再进行雨水管涵施工。②支护技术措施。选用钢板桩丁字形角桩工艺，处理污水管涵与管道基坑之间深浅差异问题。设计排污管部分基坑支护方案时，在管涵位置增加4个丁字形角桩，管道两侧分别设置丁字形角桩。管涵施工过程中，原本的丁字形角桩支护结构继续使用，以免施工过程出现安全隐患。管涵施工受地下水位的影响程度较大，施工过程中易出现滑坡、渗水等问题。因此在管涵基坑支护的断面沿管道走向设置排水渠和排水井，并通过多个井口相配合，避免基坑外部水流进入排水井[2]。选择在白天地下水位较低时开展基坑施工作业。③支护参数选择。距管涵基坑边缘8m处设置施工围挡，对周边交通动线进行调整。保留基坑外围部分路面的交通通行功能，主要供小型机动车及行人使用。管涵基坑支护钢板桩型号为12m长拉森Ⅲ止水钢板桩，并配合H40钢围檩和准335的钢管进行辅助。污水管涵及雨水管涵基坑内径分别为4.6m和3.8m，钢板桩设计高度分别为7.8m和5.9m。④保护措施设计。管涵基坑施工期间，对现有2条市政管线进行保护。决定临时关闭2条管线的排水功能，断水后，将管道切开，待管涵基坑施工完毕后，再将其连接并恢复正常功能。由于现存管道附近无法实施基坑支护作业，因此决定调高该部分人工开挖占比。为弥补2条管线之间的高差，设置相同的放坡开挖宽度。
2.2.3结构计算
为保证管涵基坑支护方案设计的合理性，需要对结构的受力情况进行计算。结合施工当地土层及交通流量特点，基坑顶部负荷计为35kN•m，钢板桩顶部发生的最大位移为10.8m，最大弯矩为258.69kN•m，最大剪力为1.4.80kN。依照最差施工条件进行计算，该条件下基坑的抗倾覆能力达到2.687，稳定系数达到1.569，基坑底部抗隆起系数达到1.79，均高于安全施工标准。当钢板桩发生最大弯矩时，验证单个桩强度是否达到工程质量要求。以钢围檩承受最大剪力为数量参考，以1.2分项系数组合和3m三跨连续梁为指标，计算得出设计方案中材料的选择均达到相应的强度要求。再验证基坑支护结构水平荷载能力是否达标。计算得出内撑钢管受轴力为650.37kN，取长度为2m、横截面积为9996mm2、回转半径为112.5mm的标准钢管，查表得到其稳定系数在0.982，因此基坑支护的水平稳定性也符合标准。
2.2.4施工设计
①管涵基坑施工之前，对施工当地地下管线及设备排布情况做全面勘察，标明每一局部区域的埋深，并结合管涵工程方案要求，划定施工风险防范重点区域。若存在临近管线或地下设施，需对其进行保护，以免管涵基坑施工对其他市政工程造成不利影响。②安装、击打钢板桩过程中，要求单片桩的击打力度垂直于水平面，以减轻对周边土层的影响[3]。③在安装钢板桩挡土墙内支撑时，使用木质垫块将钢围檩与钢板桩之间填充紧实，提高加固效果，严格控制超挖现象的发生。④基坑开挖过程中，要求相关设备、车辆停放在规范位置，及时将多余土体清理干净，并依照从远到近的方向进行土方开挖。⑤严禁挖掘设备触碰支护结构，对于特殊位置可以人工开外代替机械挖掘。⑥考虑到地下水的影响，要求尽量在白天开展基坑施工，等基坑开挖至标准高度后，及时开展基础垫层及管座施工。在钢板桩底部安装泡沫板，为后期拆除工作提供便利。⑦引入信息化监测设备，对整个施工过程的钢板桩桩顶及基坑周围1倍坑深范围内土体的变动情况进行监测，观察施工过程是否出现合理范围之外的位移、沉降问题，及时采取应急措施进行处理。
3复杂环境下市政管涵基坑支护施工技术
3.1管涵基坑支护施工技术
本文研究的市政管涵工程基坑支护选用钢板桩支护方案，该方案在稳定性、经济性、及时性等方面均有不错的表现，因此结合工程实践经验，重点分析复杂环境下市政管涵基坑钢板桩支护施工技术。
3.1.1钢板桩施工
在安装钢板桩结构时，需要借助外力将钢板桩击打至土壤内部，过程中不可避免会出现震动，影响周围土壤的稳定状态并造成土壤挤压，进而对周边建筑设施造成干扰。因此在施工过程中，首先应击打同一侧钢板桩，并在钢板桩的背向设置排水渠，钢板桩施工之前，需完成钻孔桩的钻孔作业。
3.1.2支护施工
开展第一支护施工前，重新检查钻孔桩安装是否完毕且合格，查看渣土深度是否达到相关指标的要求，并使用准石粉填充支撑面。在使用该工艺时，须确保路面能够承担机动车通行带来的荷载。完成第一支护后，开展第二支护作业。根据方案设计阶段得出的计算结果，找出最佳土方开挖深度并进行土方开挖，计算临近建筑一侧钢板桩的安装范围，并设置预留土台。预留土台主要用于提高土方的稳定程度，确保钢板桩的支护作用发挥到最大。如文中案例对工期要较严格的管涵基坑施工，可使用机械手段进行土方开挖，以节省基坑施工时间。土方开挖后的2d内，密切关注土体荷载及性能的变动情况，并开始第二支护施工。若中间预留时间过长，会给支护结构的可靠性造成一定影响。承台施工完毕后，使用石粉混合石渣进行基坑回填，确保基坑深度与第一支护阶段相同。
3.1.3排水施工
排水施工主要应对市政管涵基坑支护中土体水分过大及地下水渗漏的问题，以免影响正常的施工进度。尤其在软土层区域及地下水位较高的区域，排水施工被作为基坑支护施工的重点任务之一。钢板桩本身受水分的影响非常小，抗渗能力优良，因此排水施工主要减轻积水对正常施工作业的影响[4]。例如，在基坑底部设置砖结构井壁，保证井底的水平高度在基坑施工面以上，借助潜水泵，以纵横相结合的方式将基坑内多余水分排干。
3.2管涵基坑支护技术创新
3.2.1优选支护结构
管涵基坑施工支护技术类型众多，如前文提到的钢板桩、锚杆支护等。不同支护技术各有其优缺点，需根据管涵基坑实际施工需求进行选择。合理选取基坑支护方案不但能确保管涵工程施工顺利进行，还能有效发挥降低施工成本、缩短工期、提高施工安全程度的作用。因此对于复杂环境下的管涵基坑工程，应重视施工数据及信息的收集，全面分析基坑施工面临的困难和阻碍，如现场环境、基坑深度、地下水位、管线分布情况等。将以上条件作为衡量基坑支护技术优劣的基本指标，明确管涵基坑支护对稳定性、强度的要求，以找到最适宜实际施工需求的基坑支护方案。
3.2.2优化设计理念
相较于城市化建设及市政工程建发展速度，管涵基坑施工支护技术存在明显的滞后性，尤其在施工参数计算方法上，已无法很好适应复杂施工环境的需求。要求管涵基坑支护设计人员不断更新自身设计理念、汲取先进的基坑支护理论知识，在继承以往基坑支护优良设计经验的同时，积极引进新的基坑支护工艺和技术。并结合市政管涵工程特点，对外来设计经验进行优化处理，以便给出最佳的管涵基坑支护设计方案，并在实践过程中不断提高自身设计能力。
4结论
基坑施工广泛存在于市政工程建设活动中，随着城市可利用空间的减少及管涵工程复杂程度的增加，市政管涵基坑施工难度逐渐提升。在实践过程中，需合理选取基坑支护方案，并结合施工当地地质勘探信息、地下管线排布情况、周围建筑物存在情况等，合理设计管涵基坑施工方案。做好施工经验总结及新工艺技术引进工作，全面提升市政工程建设质量。
参考文献
[1]韩毅.市政工程深基坑支护施工技术探讨[J].山西建筑，2019，45（6）：66-68.
[2]邓家勋.浅谈市政工程深基坑支护设计及施工方案编制与专家论证[J].四川建筑，2018，38（2）：248-249.
[3]李美玲.市政工程常用基坑支护结构类型及设计[J].低碳世界，2017（4）：109-110.
[4]邹振.试析市政工程常用基坑支护结构类型及设计[J].名城绘，2018（4）：405-406.
作者:蒋涛 单位:中国水利水电第八工程局有限公司
