摘要：水下开挖法不仅具有很大的难度，而且对专业性的要求也十分严格。虽然当前水下开挖法还没有被市政工程普遍使用，但是未来的市政工程深基坑施工一定会广泛运用到水下开挖法，因此加大对水下开挖法在深基坑支护施工中的应用研究力度具有十分重要的意义，这样才能有效的提高市政工程建设的质量。
关键词：水下开挖法；市政工程；深基坑施工；应用
水下开挖法在沉管隧道工程和水工工程中应用较多,由于该类工程难度大且专业性较强,因此对施工工艺和技术要求都相对较高。另一方面,由于城市化水平的不断提升,市政工程的压力日益增加,作为城市发展和运作的动力,随着城市用地压力愈发紧张,市政工程开始重视对隧道和地下工程的开发,但由于部分地区地质环境较为复杂,特别实在超厚强透水地层进行施工建设时,传统的深基坑施工工艺难以有效保障工程质量,常规的开挖法存在安全隐患,且工程造价也令财政部门难以承受。目前,尽管水下开挖法在市政工程中的应用尚未普及,但随着深基坑工程数量不断提升,关于水下开挖法在市政建设中的应用必将成为新的发展趋势,通过研究水下开挖法在深基坑施工中的应用情况,能够积累理论与实践经验,对提升市政工程建设质量具有重要意义。
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着。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。
2水下开挖法的适用条件
水下开挖法更多适用于水工工程和隧道工程中,近年来随着我国市政工程的建设环境日趋复杂,许多市政工程项目需要面临深基坑施工的情况,传统的开凿工艺受到技术限制,难以保障工程项目的可靠性与施工质量,特别是在南方一些地下水环境相对复杂的城市市政工程建设中,经常面临着高水位深基坑或基坑地质环境存在透水地层的情况,进而对施工工艺提出了改进和创新要求。水下开挖法在深基坑工程中的应用是近年来用于解决市政工程技术难题的解决方案,要研究其应用情况,首先要对水下开挖法的适用条件有正确的认识。
一般情况下,水下开挖法的应用需要市政工程项目具备以下几个基本特征:(1)工程施工地区临近地表水系,地下水系发达或工程与地下水环境具有一定的联系;(2)工程基坑分布有超厚强透水地层,传统的竖直隔断手段难以保障工程项目的正常建设,地层渗透系数较高;(3)基坑深度超过30m以上,普通的深基坑施工工艺难以适用。传统的基坑施工工艺基本以隔断方式来解决水系问题或以支护手段来应对水平抗力,而水下开挖法本质上是以一种“自平衡”工艺来解决深基坑施工过程中面临的困难,能够在一定程度上提升市政工程的抗风险能力和可靠性,相比传统施工技术的工程造价也会显着降低。笔者建议,施工团队在考虑水下开挖法应用时,应当确保工程项目具备下述特征:首先,基坑深度大、面积可控,即开挖深度在30m以上,面积小于1000m2的工程;其次是工程要临近于江河水系;最后是施工地带地下水系发达,基坑与地下水或地表水系有一定联系。
3水下开挖法在市政工程深基坑施工中的应用
3.1水下开挖
只有在经济条件允许的情况下市政工程深基坑施工才能采用水下开挖的方式，因为水下开挖法需要的成本十分高。通常采用水下开挖的方式进行市政工程深基坑施工的时候都需要对深基坑进行两次开挖，而且在实际的深基坑开挖过程中对施工设备的要求也十分严格，必须选择专业的、先进的设备，这样才能更好的切割土体，并且能将切割后的土壤逐渐转化为泥浆。
此外、如果深基坑施工过程中选择的高压旋喷施工工具是三翼钻头，就需要在排浆工作开展之间向深基坑中的泥浆中加入适量的泥浆渣，这样才有利于泥浆排除。所以必须严格控制水下开挖工程的速度，保证深基坑施工能够满足相应的规范要求，通常水下开挖都是采用分层开挖的形式，不仅可以保证坑面的稳定性，而且还可以保证地下水层内部结构不会受到深基坑的影响。
3.2深基坑养护与抗浮底板设计
施工过程中降水和地下水环境的变化可能导致坑内积水，此时坑底的水压高出承载负荷，在封底和接缝处容易出现渗水问题，可能造成安全隐患，因此有必要在接缝处或围护墙外增设抗剪槽来分担水平压力。除抗浮底板外，施工部门还应当重视对基坑的清理，在浇筑后残存的泥浆和杂质会破坏土层均匀性和平整度，应当由专业的水下清理人员携带高压水枪或刷壁器对基坑护壁和底层进行清除，保障封底与地下连续墙的承接度，提升建筑稳定性。
3.3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。
3.4井点的施工工艺
在施工过程中,必须结合施工现场的实际情况,在施工条件具备的情况下,详细分析地下水位的深度,泥土的渗透系数和土质分布的具体情况来对降水方案进行确定。同时,根据基底标高的实际数值来确定降水深度。另外,要对井点布置为何和频率,井点管和设备进行分析,以此来确定降水施工工艺。通常情况的施工顺序,先放线进行定位,然后铺设总管,冲孔,安装井点管不能够使用砂砾和粘土过滤和填充密封。最后,对集装箱和排水管进行安装,使用真空泵和离心泵进行排水,最后对井中和地下水位进行及时观测和检查,及时掌握其情况。
结论
水下开挖法适用于临近地表水系和基坑地带含透水地层的深基坑工程,在施工过程中要严格依照正确的施工工艺和作业流程进行施工,做好水下开挖施工设计,混凝土浇筑和基坑地层的养护,秉承“自平衡”理念进行深入研究,加强大面积、超深基坑的应用调研,更好地推动市政工程基础设施建设发展。望本文研究内容得到相关技术部门和施工企业的重视,在深基坑项目建设过程中做好实地考察,结合企业技术条件和施工现场情况,对方案进行反复的论证和调研,订制出适合施工环境的技术方案,保障市政工程深基坑施工可控性与可行性。
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