水下开挖法在市政工程深基坑的应用

发布时间：2022-10-05 10:02 热度：

　　为解决市政工程深基坑所面临的施工难题，探讨了在该类型工程中采用水下开挖法的可行性、实用性以及相关难点和困境，提出了在市政相关工程中恰当运用水下开挖法的具体策略。

　　关键词：水下开挖法;深基坑;市政工程

　　1水下开挖法的可行性与实用性

　　1.1适宜采用水下开挖法的工程特点

　　在市政工程深基坑项目中，适宜使用水下开挖法进行施工的工程需要满足以下三个特征：第一，项目工程施工范围在位置布局上需要较为靠近地表水系。施工位置靠近地表水系是采用水下开挖法进行施工的必备要素。当地表水系和地下水系两者之间存在较为密切的水力关系联系时，两者的水位互补关系较为显著。第二，项目位置即深基坑范围内存在厚度较大的透水地层，且需要具备透水系数较大的特点。这是由于在深基坑施工过程中基坑地下存在的相对隔水层厚度较深，如果运用竖直隔断的方法将难以达到的良好的施工效果，且施工过程存在现实困难。

　　1.2水下开挖法的可行性和实用性分析

　　在市政深基坑项目工程遇水位较高且具备超厚强透水地层的情形时，必须改变传统的施工方法。在传统施工方法中，主要是以“抗”为主，该种施工思路已经逐渐落后，新型施工思路应当是以自平衡特性解决施工过程的高风险问题。运用自平衡的施工思路有诸多优势，一方面可以解决传统施工方式中施工难度较高的问题，另一方面可以使工程风险控制在合理范围内，有效节省工程投资。因此，从总体上来看，在经济和施工风险层面上水下开挖法具有高度可行性和实用性。但是，在运用水下开挖法进行施工的过程中要注重其适用范围。笔者对国内外运用水下开挖法进行的施工项目进行了梳理和总结，认为其适用范围应当作如下限定：第一，适用于施工位置靠近江、河、湖、海，且采用了明挖法进行作业的深基坑项目工程。第二，适用于基坑挖掘深度超过30m，且其面积小于1000m2的深基坑工程。第三，在基坑下方位置和底部位置具有强透水地层，且需要满足强透水地层和地表水之间具有高度关联的水力关系。

　　2深基坑水下施工的工艺及策略

　　2.1水下开挖

　　在水下开挖环节，结合国内外先进施工经验，通常情况下应当运用高压旋喷施工器械进行施工，且该器械需要附加三翼钻头。在施工过程中，还需要对所有参与施工器械进行合理布置，以达到良好的施工效果。施工机器设备的具体布置方案如图1所示。在施工器械的选择方面，相应参数需要满足一定要求，结合国内工程实例，笔者提出了四类设备的参考型号和参考功率，1、旋喷桩机：型号GS500-4，功率15W;2、潜水渣浆泵：型号ZJQ150-45-55，功率55W;3、空压机：型号6m3，功率40W;4、高压清水泵：型号XZ，功率90W。具体施工方式为：第一，利用喷嘴以及三翼钻头，使用旋喷机产生的高压水和钻头对施工范围内的土体进行分割、搅拌，使其形成均匀度较高的泥浆。第二，下放旋喷头，下放深度为地表以下30cm，而后利用空压机和高压水泵进行旋转下沉，速度约为23~35cm/min，而后将速度升高至每分钟55~65cm/min。第三，在泥浆产生后，利用卷扬机和渣浆泵进行排浆作业。在该过程中，应当分阶段、分层级进行开挖，速度要限制在1.5m/d。作业过程中要保证坑内液面不发生变化，且需要控制设备开挖深度高度差在1m以内。

　　2.2水下混凝土浇筑环节工艺

　　在市政深基坑开挖项目中，通常情况下会设计到水下混凝土的大面积浇筑。在该种情况下，水下混凝土浇筑作业采用满堂红法较为适宜。在导管选择方面，宜采用直径25cm，管壁厚度为10mm的无缝钢管，布置间距方面不宜超过5m。浇筑顺序方面应当采用以下顺序：(1)首批灌注;(2)正常灌注;(3)提升导管;(4)测量;(5)再次灌注。首批灌注需要关注混凝土灌注量，正常灌注需要按照风井外至内的顺序进行灌注，提升导管图1机械布置示意图必须依据混凝土标高和埋深进行规范操作，每隔30min左右需要对混凝土标高进行监测记录，用于计算其流动半径和坡度。除此之外，还应当关注导管埋深，笔者认为导管埋深不应当小于1m。在坑内液面高度保持方面，需要高于外部地下水位1m或1m以上。

　　3结论

　　在本文探讨的市政深基坑开挖项目中，自平衡的施工理念是未来此类工程项目发展的重要方向，具有较好的应用前景。在水下开挖法应用于市政深基坑项目开挖作业时，除应关注本文已经探讨的水下开挖施工工艺和混凝土灌注工艺外，还应当关注抗浮板设计的相关问题，该问题同样是理论和实践研究中需要关注的重点问题。

　　参考文献

　　[1]李博，王贵和，吕高峰，等.深基坑水下开挖变形特性及坑底分仓优化[J].建筑科学与工程学报，2019，36(06)：95-103.

　　[2]廖维刚.水下开挖法在市政工程深基坑施工中的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2018(07)：187-188+191.

　　[3]杨硕.水下开挖法在市政工程深基坑施工中的应用[J].绿色环保建材，2018(02)：133.

　　[4]孙智勇.水下开挖法在市政工程深基坑施工中的应用[J].城市轨道交通研究，2016，19(03)：114-118+13

　　作者：柏江源 单位：湖南高速铁路职业技术学院