市政土木工程基础施工中的深基坑支护施工技术分析

市政土木工程基础施工中的深基坑支护施工技术分析

谭春波

湖南省第二工程有限公司 410015

摘要：本文深入分析了市政土木工程中深基坑支护技术的应用与发展。首先介绍了市政工程对深基坑支护需求的背景，包括城市化进程中基坑工程的技术要求与环境挑战。接着，详细探讨了三种主要的深基坑支护技术：地下连续墙（UCW）技术、高压喷射技术以及新型生态环保材料的应用，每项技术均从设计原理、操作流程及应用效果等方面进行了系统分析。通过对比现有技术与新兴材料的优势与局限，提出了深基坑支护技术未来的研究方向和实际应用中的改进策略。文章最后强调了技术创新与生态环保并重的重要性，并对市政工程安全与效率提升提出了具体建议。

关键词：市政土木工程；深基坑支护；地下连续墙技术；高压喷射技术；生态环保材料

1. 引言

在现代城市发展中，市政土木工程是构成城市基础设施的关键组成部分，这些工程项目常涉及到大规模地下空间的开发，如地铁站、地下车库以及地下商业设施等，其中深基坑的开挖与支护成为了这类工程的技术核心与挑战所在。深基坑工程的安全性直接关系到上覆建筑物的稳定性和周边环境的安全，尤其在繁密的城市中心地带，深基坑支护的需求更为复杂和严峻。例如，在北京CBD地区的一项地铁扩建工程中，基坑深度超过20米，临近高层建筑众多，基坑支护不仅需要考虑土压力的影响，还必须兼顾防水、抗震及对周围建筑的保护。此外，基坑工程往往伴随着严格的施工时限和环保要求，如何在保证工程质量和安全的前提下，实现高效施工和最小化对环境的影响，成为设计与施工团队面临的主要问题。因此，深基坑支护技术的研究与创新是市政土木工程领域中的重要课题，其发展水平直接影响城市基础设施建设的质量与效率。

2. 地下连续墙（UCW）技术在深基坑中的应用

地下连续墙（Underground Continuous Wall, UCW）技术是一种广泛应用于深基坑工程的支护结构系统，主要通过构建连续的地下墙体来抵抗土壤和水的压力，保证施工安全并减小对周围环境的影响。设计原理上，UCW主要通过钢筋混凝土墙体的高强度和刚性来实现对深基坑周围土壤的有效支撑，以及通过墙体自身的防水特性来防止地下水侵入施工区域。在工程应用中，UCW的设计往往基于土壤力学参数的精确计算，例如土壤的黏聚力和内摩擦角。在一项涉及15米深基坑的实际工程中，设计团队采用了UCW技术构建厚度为0.8米的钢筋混凝土墙，钢筋的配置是每立方米混凝土中含有120公斤钢筋，这种设计有效抵抗了土压力约为40 kPa的横向土压力，确保了基坑的稳定性。

施工步骤方面，UCW技术通常包括以下几个关键阶段：首先是对施工现场进行详细勘察，包括土壤成分、地下水位和周边建筑情况的调查。接下来是导墙的建设，这是一种临时结构，用于确保深基坑开挖过程中墙体的精确成型。随后，利用抓斗或钻孔机进行土壤的连续开挖，开挖深度和宽度必须严格按照设计规范执行。在开挖完成后，立即进行钢筋笼的下放和浇筑混凝土，确保未发生土体坍塌之前完成结构的封闭。混凝土的浇筑采用泵送法，以保证混凝土在基坑中的均匀分布和充分的密实度。此外，为了确保UCW墙体在硬化过程中的结构完整性和防水性能，需要持续监控混凝土的固化过程，防止出现裂缝和渗水现象。整个施工过程中，技术团队需实时监测墙体的倾斜度、位移和应力变化，确保每一步操作都符合安全标准和设计要求。通过这种方法，UCW技术不仅保障了施工的安全性，也提高了工程效率，减少了对环境的影响。

3. 高压喷射技术

高压喷射技术（Jet Grouting）利用高速、高压的水流或水泥浆对土壤进行改性和固化，以增强土壤的力学性能并形成支撑结构。技术原理基于流体动力学和土体力学的交互作用，其中，高压喷射枪通过高速旋转同时向土壤注射水泥浆，形成具有一定直径的柱状改良体。在喷射过程中，水泥浆的速度可达到120米/秒，这种高速流体对土粒产生剪切力，从而破坏原有土体结构，与水泥浆混合后形成均匀的固化体。这一过程中，喷射参数的精确控制至关重要，包括压力、流量以及喷嘴与土壤的相对运动速度，这些参数直接决定了改良体的直径和质量。例如，在一个典型的市政基坑支护项目中，使用直径为2.2米的喷射柱进行地基加固，所采用的水泥浆流速为5立方米/小时，这样的技术参数确保了浆液能够充分渗透并与周围土体充分混合，从而提高了地基的整体稳定性。

操作流程方面，高压喷射工艺首先需要通过地质勘探确定作业区域的土壤条件，以便精确计算所需的喷射参数。随后，安装喷射设备，包括高压泵、混合装置以及喷射枪。施工开始前，必须进行设备的压力测试和流量调整以确保操作的精度。喷射作业通常从预定点开始，喷射枪逐渐向下或侧向推进，同时旋转以保证柱状体的均匀形成。在喷射过程中，持续监测水泥浆的密度和流量，调整喷射深度和角度，确保每一处土体都按预定标准得到加固。完成喷射后，需对改良体进行质量检测，包括其强度、均匀性和与原土的结合情况。整个操作过程需严格遵守安全规范，确保施工人员的安全和工程质量。通过这一详细的操作流程，高压喷射技术能有效地提升深基坑工程的施工质量与安全性。

4. 新型材料在深基坑支护中的运用

在深基坑支护工程中，选择和应用生态环保材料是实现绿色建筑和可持续发展目标的关键。这类材料不仅要满足工程技术性能需求，同时应具备低碳足迹、高循环利用性和优良的环境兼容性。例如，生物基塑料和再生混凝土在深基坑支护结构中的应用，这些材料能够在不牺牲结构强度的前提下，减少传统建筑材料如水泥和金属的使用量。在一项具体的工程实例中，使用了一种生物基聚合物复合材料作为基坑内部防水层，该材料由30%的生物基成分和70%的循环塑料制成，展现了优异的防水和抗压性能，其抗压强度达到了25 MPa，满足了工程对支护结构的基本要求，并显著降低了施工过程中的碳排放。

对于这类生态环保材料的应用流程，首先需进行材料的选择标准制定，这包括材料的环保属性（如可降解性、可回收性）、物理和化学性能（如强度、耐久性和适应性）、以及经济性评估。随后在深基坑施工前期，通过实验室测试和小规模试验来评估材料的实际应用性能。在材料验证无误后，将其纳入深基坑的设计方案中，例如作为支护墙的一部分或用于临时防水和排水系统。施工过程中，需要特别注意材料的储存和处理方式，确保其环保属性不被损害。此外，施工团队需要接受特定的培训，以掌握新材料的施工技巧和注意事项，从而确保这些生态环保材料能够在深基坑工程中发挥最大效能，同时促进项目的环境可持续发展目标的实现。通过这些细致入微的操作流程，可以确保新型生态环保材料在深基坑支护中的有效应用，进而提升整个工程项目的绿色建筑标准。

结语

随着城市化的快速推进，深基坑工程在市政建设中占据了重要位置，其技术创新与应用直接影响工程的安全性和效率。本文通过深入分析现代深基坑支护技术，指出了各项技术的实际应用效果及存在问题，并提出了结合生态环保理念的改进措施。未来，随着材料科学的进步和环保要求的提升，深基坑支护技术将继续朝着更安全、更高效、更环保的方向发展。建议市政工程领域的相关部门和技术研究人员加强对新材料和新技术的研究，以实现更为可靠和可持续的城市基础设施建设。

参考文献

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