市政道路深基坑开挖、支护和降水施工技术探讨

市政道路深基坑开挖、支护和降水施工技术探讨

尹凯欣 

中国电建市政建设集团有限公司 300000

摘  要：鉴于市政道路深基坑工程遭遇的地质环境复杂多变且施工过程困难重重，这一领域自然伴随着不容忽视的安全挑战。为了有效应对这些潜在的安全隐患，在深入进行深基坑开挖作业之际，需同步规划并执行高效的支护结构搭建与降水施工工程。本文以济南新旧动能转换先行区崔寨北片区市政道路一期工程施工项目为研究对象，重点对施工过程中的深基坑开挖、支护和降水施工技术要点进行了探讨。

关键词：市政道路；深基坑；开挖；支护；降水

在城市建设日新月异的背景下，深基坑工程已成为市政施工中不可或缺的一环，其重要性伴随着城市化进程的不断加速而日益显著。这类工程不仅直面多变的地质构造与水文环境挑战，还需周密考量周边地下设施的安全性，包括错综复杂的管线系统、繁忙的道路网络以及邻近建筑物的稳固性。在项目的规划与实施阶段，为确保工程的顺利进行与周边环境的和谐共存，需综合考量基坑开挖的深度、施工现场的具体环境条件，进行技术可行性与经济效益的深入对比分析。在此基础上，科学选择最为适宜的支护体系类型，并精心设计一套全面的施工方案，涵盖高效开挖、稳固支护与合理降水等多个关键环节，以保障施工过程的安全、高效与环保。

一、工程概况

济南新旧动能转换先行区崔寨北片区市政道路一期工程施工项目，位于济南市先行区崔寨片区青银高速以北，项目包含张仙寨路、横二路、纵一路、纵一路、青宁沟东路、京东南边界路共计6条市政道路，全长12.3km，建成后将形成“三纵两横一支”的路网结构（图1），为崔寨北区项目落地提供有效的交通及市政基础设施支撑。济南新旧动能转换先行区崔寨北片区市政道路一期工程施工项目，位于济南市先行区崔寨片区青银高速以北，项目包含张仙寨路、横二路、纵一路、纵一路、青宁沟东路、京东南边界路共计6条市政道路，全长12.3km，建成后将形成“三纵两横一支”的路网结构，为崔寨北区项目落地提供有效的交通及市政基础设施支撑。

图1 平面示意图

依据详尽的地质勘探数据分析，施工区域的地质构成复杂，涵盖了以第四系为主的多类土壤层，包括但不限于冲洪积与冲积作用形成的砂土、黏性土以及人工填置的土层，整体土质状况不佳，对工程建设构成一定挑战。为确保道路工程的整体品质与耐久性，本项目特选定采用深基坑施工作为关键技术方案，旨在通过科学合理的基坑开挖与支护设计，克服不良土质影响，为道路建设奠定坚实基础。

二、市政道路深基坑开挖、支护和降水施工技术的要点

2.1 准备工作要点

结合本工程的具体条件，规划了钢板桩支护、沟槽开挖与施工降排水的协同作业流程。为了保证施工有序开展，必须要做好必要准备工作，具体如下：

（1）技术准备。在深入现场勘察的基础上，精心编制详尽的工程进度时间表与物资需求规划。针对施工进程中预见的阶段性关键节点与技术难题，逐一展开了严谨的讨论与分析，随后制定了详尽的施工执行方案，以及确保工程质量与工期的具体保障策略。为确保施工团队对各项要求有清晰理解，召集技术部门，对各专业施工队伍进行了全面的技术交底，涵盖施工工艺的最新要求、进度安排的细致说明，以及质量保证措施的关键要点。

（2）现场准备。首要任务是全面剖析工程环境，广泛搜集气象数据与地质资料，为项目奠定坚实的自然基础。同时，深入材料市场，细致调研供应状况与价格趋势，确保资源调配的精准与高效。紧接着，要对工地周边环境的综合考察，不仅关注交通网络的便捷性，还细致了解周边企事业单位的运营状况及社会服务设施的布局。在此基础上，进一步细化施工现场的勘查工作，详尽掌握地上、地下管线的分布状况，评估政策拆迁需求，并识别潜在的施工障碍，确保施工方案的切实可行。

2.2 测量放线要点

（1）项目部遵循严格的技术规范，运用GPS系统对已铺设的导线实施了闭合测量策略。在实地测量进程中，测站现场即时完成了测角误差、归零误差等关键参数的精确计算，确保每一站测量均达标后才继续推进至下一站。

（2）外业测量作业完成后，随即转入细致的内业数据处理阶段，重点检查测回差异、闭合差等是否满足既定标准。一旦所有指标均达标，随即启动平差计算程序，并精心整理测量成果报告，提交给监理工程师进行复核与批准，确保数据的准确无误。

（3）若闭合差未能达到既定要求，项目部将立即采取补救措施，通过重新测量或针对性的局部复查，不断迭代优化，直至所有测量精度全面满足规范标准。

（4）关于细部测量与放样工作，采取了以下严谨步骤：首先，充分做好放样前的各项准备，确保测量工具、所需材料、专业仪器一应俱全，并对即将施测的各点数据进行详尽的内业预先计算，以减少现场误差。随后，以精确的导线控制点作为基点，运用极坐标法精确测定待测点位置，并在测定后立即进行复核校验，确保无误。在此过程中，严格控制精度，相对于基本控制点的允许误差范围严格设定在±30mm至±50mm之间，以确保测量成果的高度准确性。

（5）高程控制测量流程如下：首先，依据勘察测绘部门提供的交桩控制点详细资料，精心挑选一至两个关键点位，将其纳入场内控制网的闭合测量中。在此过程中，严格确保测量精度与控制点的基本数据以及国家测量规范标准高度一致，无丝毫偏差。其次，针对每一个测量站点，都实时计算误差值及前后视距的精确性，只有在所有数据均满足既定要求后，方才会推进至下一站点的测量工作，以此保证测量结果的连续性与可靠性。测量作业全面完成后，我们随即进行闭合计算验证，确认无误后，再进一步执行平差计算程序，以优化测量数据。最终，我们将整理完成的测量成果汇编成表，清晰呈现给监理工程师进行复核与审批，确保每一步都严谨无误。

2.3 基坑开挖要点

在进行基坑开挖作业时，优先选用了反铲挖掘机，依据土方平衡原则高效作业。对于多余的土方，立即组织装车并运往场外，以维持施工现场的整洁与安全。而计划用于后续回填的土方，则被精心堆放在距沟槽边缘至少2米的区域，且堆放高度严格控制在1.5米以内，确保不会对基坑稳定造成不利影响。对于需要放坡开挖的部分，严格遵循设计要求，实施分层分段开挖策略。每一层的开挖高度被精确控制在2.0米以内，图2为一层开挖示意图，但是要注意严禁贪图效率而进行一次性深挖，以防范潜在的安全风险。同时，分层开挖的长度也经过细致规划，通常设定在15至20米之间，以便于施工管理与质量控制。

图2 第一层开挖示意图

鉴于现场的具体条件与布局，将纵一路的施工区域以张仙寨路为界，巧妙地划分为三个独立的施工作业区块。具体而言，这些区块的施工界限被设定为：起始于桩号0+000，延伸至0+400的第一区块；随后是覆盖桩号0+400至0+920范围的第二区块；最后，是囊括桩号0+920至1+550的第三区块。如此划分，旨在更高效地组织施工流程，确保各区块作业的有序进行。针对施工区域的推进方向，一工区与二工区采取由北向南的顺向作业模式，而三工区则独树一帜，选择从南向北逆向施工。最终，一工区顺利完成既定任务，在项目的终端处画上圆满的句号；二、三工区则相向而行，在纵一路与张仙寨路的交汇点汇合，实现施工的全面贯通。在污水管道与电力隧道的施工中，严格遵循科学合理的开挖与支护原则。对于沟槽挖深未及4米的情形，统一采用1:0.8的较缓坡率法进行开挖，以确保边坡的稳定与安全。当挖深增加至4至5米时，为增强安全系数，调整开挖策略，转而采用1:1的坡度更为平缓的坡率法。而对于挖深超过5米的深槽，则采取钢板桩支护措施。同样地，在电力隧道的挖掘过程中，也充分考虑开挖深度对施工方式的影响。对于深度小于4米的沟槽，依旧采用1:0.8的坡率法进行施工，而在挖深超过这一界限时，同样采用钢板桩支护技术。

（1）针对现场实测数据，确定污水管线的特定段落（0+150至0+368、0+437至0+600以及1+000至1+200区间）挖深均小于4.0米。在这些区域，为确保施工安全与效率，采取针对性的支护与开挖策略。具体而言，紧邻电缆隧道的一侧，选用长度为12至15米的拉森Ⅳ型钢板桩进行悬臂支护，以增强该侧边坡的稳定性。相对的另一侧，则采用1:0.8的坡率法进行开挖，鉴于挖深较浅，此过程中无需进行土方的二次倒运，从而简化施工流程。开挖时，首先将表层约1.0米厚的土方装车外运，以保持工作面的整洁与施工效率。而对于剩余土方，则选择将其妥善堆放在沟槽边缘，作为后续回填的宝贵资源。堆放时，特别注意将土方甩至沟边至少2米以外，并确保其堆积高度不超过1.5米，以符合安全规范，避免对周边环境造成不利影响。

（2）在污水沟槽的施工规划中，K0+000至K0+150以及K0+600至K0+841两段区域，决定采用更为平缓的1:1放坡开挖方式，以优化开挖过程中的稳定性与安全性。而针对K0+150至K0+600和K1+000至K1+200这两段特定区域，采取更为精细化的支护与开挖策略。具体地，这些区域靠近电缆隧道的一侧，选用12米长的拉森Ⅳ型钢板桩进行悬臂支护，旨在加强该侧土体的稳定性，防止潜在的坍塌风险。而对于未设置支护的另一侧，则继续沿用1:0.8的放坡开挖方法，确保开挖过程中土体的自然稳定性，并促进施工进度的有序推进。

（3）在电缆隧道沟槽的施工阶段，根据不同区域的特定需求，采取差异化的支撑措施。具体而言，对于K0+150至K0+300以及K0+928至K1+549这两段，选用12米长的拉森Ⅳ型钢板桩作为支撑结构，以确保施工过程中的稳定性与安全性。而在K0+000至K0+600以及K0+850至K0+928区间，则采用更为坚实的15米长拉森Ⅳ型钢板桩，以应对可能更为复杂的地质条件。特别值得一提的是K0+600至K0+850段，这里采取一种创新的施工方法：首先，对地面进行整体性的降低处理，幅度约为1米，随后再安装15米长的拉森Ⅳ型钢板桩进行支撑。这一策略旨在为后续开挖工作创造更为有利的条件。支撑体系构建完成后，遵循“由上而下，随挖随撑”的严谨施工原则，逐步推进开挖作业。在开挖深度达到约1.5米时，立即进行钢支撑的安装，以严格控制无支撑暴露的时间，确保基坑的安全稳定。当开挖至钢支撑位置以下0.5米处时，随即进行钢围檩与内支撑的安装作业，同时坚决避免超挖现象的发生。严格控制钢围檩与内支撑的水平间距，确保其在4至6米的合理范围内。在开挖过程中，严格要求挖土机械不得与内支撑、围檩等关键构件发生碰撞或损害，以保障支撑体系的完整性。同时，基坑周边的施工材料、设施及车辆的荷载也需严格控制在设计要求的地面荷载限值以内，以防止对基坑稳定性造成不利影响。采用分层、分段的开挖方式，每层的开挖深度被精确控制在2米以下，每段的长度则设定在15至20米之间，以此确保开挖作业的精细化与高效性。此外，严禁进行一次性开挖作业，以最大限度地降低施工过程中的安全风险。

2.4 基坑支护要点

在本次工程项目中，围檩采用HW400*400工字钢，围檩中心点距桩顶高度为1000/1500/2000mm，钢拉森钢板桩和围檩及内支撑采用焊接联接。内支撑采用HW400*400工字钢，每隔5m布置一根，并准备好不同尺寸的钢锲块，确保钢支撑能做出细微调节。为了保障基坑施工质量，要注意如下要点：

（1）为确保基坑施工的安全性，对于采用内支撑结构的基坑，严格遵循“由上至下，边挖边撑”的施工原则，旨在最大限度缩短无支撑状态的暴露时间。一旦开挖至距离预设钢支撑位置下方0.5米处，即刻启动钢围檩与内支撑的安装作业，确保支撑体系及时就位。

（2）钢管横撑的设置时间需紧密依据设计工况条件来精准把控，以确保其效用最大化。在土方开挖环节，采取分段分层的方式进行，严格控制每一层开挖深度以满足横撑安装的前提条件，从而确保基坑开挖与支撑体系构建的协调同步。

（3）基坑开挖作业中，特别强调对挖土机械操作的精细控制，以防止其意外碰撞到支撑体系，造成潜在的安全隐患。同时，严禁在支撑结构上附加额外荷载，包括将钢支撑作为横穿基坑的临时通道，以预防支撑失稳事故的发生，确保施工安全无虞。

（4）在钢支撑的安装过程中，注重细节把控，确保钢支撑轴线与承压钢缀板中心保持精准对齐，轴线偏离中心的误差严格控制在20毫米以内。安装完成后，随即对钢支撑两端进行加固处理，以进一步增强其稳定性，有效防止钢支撑在使用过程中偏离既定轴线。

2.5 基坑降水要点

本工程项目针对地下水处理，采取了灵活管井降水策略，辅以坑内排水沟与集水坑相结合的明排系统，同时在坑外坡顶构筑挡水墙，有效阻隔地表水渗入基坑内部。降水井的设置布局经过精心规划，特别在东侧污水基坑的西侧边界与西侧污水基坑的东侧边界，均部署了深度介于12米至15米之间的降水井，井间距约15米，允许根据现场实际降水效果灵活调整加密。具体降水井布置参见降水平面布局图，现场实施时需确认各井位不对主体结构施工构成干扰后方可动工。

每口降水井的成孔直径设定为700毫米，内置直径400毫米的混凝土无砂滤水管，管身外围紧密包裹滤网，滤网外部则回填以中粗砂为主的滤料，确保形成厚度不小于100毫米的高效反滤层。成井过程中，待井管及填料安装完毕，随即进行洗井作业，旨在彻底清除孔壁泥皮并抽出含水层中的泥浆，直至地下水流畅无阻，井内能持续抽出清澈水源。最后，对于成井后的井口保护工作亦不容忽视，需沿井口边缘砌筑砖围并加盖井盖，同时增强现场工作人员的巡查频次，确保降水系统稳定高效运行。此外，在降水作业的计划中，拟定采用两台反循环钻机协同作业的策略，以精确执行降水井的开挖工作，具体布局遵循既定设计方案，并详细标注于场地平面布置图内。值得注意的是，这些降水井被巧妙地布置于钢板桩围护结构内部，且紧邻污水管道一侧，以最大化其降水效果。每口降水井的深度控制在12米至15米之间，彼此之间的间距则维持在约15米的合理距离，旨在确保降水效果的均匀性与高效性。

三、结语

综上所述，本文聚焦于济南新旧动能转换先行区崔寨北片区市政道路一期工程，深入分析其施工过程中的深基坑开挖、降水处理及支护技术所面临的挑战。为确保工程的顺利推进与高质量完成，施工单位必须紧密结合施工现场的实际情况，精心策划最优化的基坑开挖策略，同时，需科学实施降排水措施，并审慎选取恰当的支护体系。这一系列举措旨在全方位提升深基坑支护施工的品质，为整个工程的安全与效率奠定坚实基础。

参考文献：

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