卓能飞
中咨工程管理咨询有限公司 北京市海淀区 100048
摘要：随着我国经济建设的快速发展，市政工程的数量也与日俱增，对市政工程的质量要求也越来越高。特别是深基坑工程是整个市政工程质量的根本保障，其施工质量不仅关系到工程施工本身，也直接影响了市政工程的后期日常管理与作用。其中，深基坑施工环境中的地质条件、水文条件、地下管线铺设等情况，都对基底加固的施工工艺提出了严格的要求。基于“深基坑共性”分析，工程规模越大、复杂度越高，坑底加固施工难度越大（如地铁工程），本文通过对施工工艺及质量控制措施进行研究和分析，以期为改进和提高市政工程整体质量提供有价值的参考。
关键词：市政工程；深基坑施工工艺；基底加固；质量控制
在工程建设领域，深基坑工程有着“高危分部工程”的别称，其复杂程度、施工难度往往带来了极高的危险系数。随着当前科技技术特别是工程建设施工技术的快速发展，深基坑的施工工艺也发生了明显的变化，但其难度和风险依然存在。特别是当前城市交通压力日益繁重，市政工程的深基坑工程的质量要求也越来越高，必须要对基底进行相应的加固操作，才能够尽可能地保证工程质量和运行安全。否则，一旦发生地基龟裂甚至塌陷等事故，将会造成巨大的人员和财产损失，其危险和后果是难以预料的。因此，在市政工程建设环节，必须要进行科学、合理地进行风险评估，并采取相应的基底加固措施，以最大程度地进行工程质量控制，从而保障深基坑工程的质量。
一、深基坑工程的风险分析
在市政工程中，深基坑的开挖不仅会对工程周边的环境特别是交通造成明显的影响，同时也关系到地下的管线及地质条件等，因而深基坑工程不能孤立地开展，而要综合考量施工工程周边的环境条件，采取最相适宜的施工工艺，重点对深基坑基底进行加固，从而保障市政工程当前及后续的施工安全。
（一）深基坑边坡的施工风险
在深基坑工程中，边坡渗漏是十分高发、多发的工程安全风险，特别是在饱和土的变层部位，随时都有可能因为基坑的开挖行为或者后期的使用行为，产生严重的安全事故，如造成深基坑的局部失去稳定，或者造成边坡的大面积坍塌等。除了渗漏以外，边坡的滑移也是非常严重的施工风险，特别是当基坑的支护、加固措施不到位的时候，边坡土体因为承载能力难以满足实际需求而发生土体滑移、滑坡甚至坍塌等情况。
（二）深基坑基底的施工风险
深基坑工程与常规的基坑工程不同，在深基坑的挖掘深度下不可避免地经过多个不同的土层，而不同土层的稳定性各不相同，因而对支护工作提出了较高的要求。比如在软土地区，由于土质较为松软，边坡和基底的稳定性非常差，很容易出现局部隆起、变形甚至渗水等问题。特别是一些市政工程深基坑可能会触及地下水位，进而引起承压水的突涌现象，对工程的施工造成严重的妨碍。
（三）深基坑周边的施工风险
在城市中建设的市政工程，不仅与工程所涉及的土地等环境产生关系，而且与地下的其他工程项目如管线等也有着直接的关系。如果深基坑工程施工不当，就有可能会对地下管线造成严重的损害，甚至可能会在工程开挖的过程中将管线挖断。即使深基坑在挖掘过程中没有损坏管线，但在使用过程中如果没有很好地加固基底，也有可能因为地下环境特别是周边压力的变化，造成地下管线的变形、扭曲，从而影响地下管线的正常使用。
二、市政工程深基坑基底加固的施工工艺
市政工程的建设是利国利民的重要举措，对于城市的经济发展、交通运输以及人们的生活质量等都有着必然的联系，但工程建设过程中也不可避免地存在着各种各样的施工风险。因此，在深基坑施工环节必须要采取相应的措施，包括对基底进行加固等，以确保施工工程以及周边道路、建筑物等环境的安全。以下结合广西南宁的地铁1号线施工情况，对市政工程深基坑基底加固的施工工艺进行探讨。
（一）工程的基本概况
从公开资料上分析，广西南宁地铁1号线是广西壮族自治区南宁市第一条建成运营的轨道交通线索，其连接了南宁市的江北东西方向，是“十”字形骨架网线中的横线，也是南宁地铁交通的重要组成部分。该地铁线穿过了南宁的盆地胀缩性膨胀岩，该地区的土质和岩质具有透水性差的特征，本身并不会产生明显的渗漏。然而，地铁深基坑的开挖对周边的围岩压力造成了明显的变化，导致不同的岩层之间形成了一定的裂隙，进而吸水产生了一定的膨胀力。在地铁深基坑的施工以及使用时，这些膨胀岩将不可避免地带来地下水渗漏、边坡不稳等隐患，从而威胁深基坑乃至整个市政工程的安全与稳定，进而对周边环境以及人们的地铁出行安全造成不利影响。特别是在朝阳广场地铁站，不仅车站的设计结构是1号线各车站中最为复杂的部分，同时还需要开挖巨大的深基坑，平均开挖深度为32.18米，最大净跨度为28.8米，其宽度大、深度深，对于基坑的开挖土方和支撑架设的组织和及时性要求非常高。此外，通过检测发现该施工现场的基坑范围普遍存在7-9米的富水圆砾层，在这种土体岩层下的地下水普遍带有一定的承压性，当周边环境中的水压力达到一定条件时非常容易出现管涌等情况，进而对基坑的地质造成影响、导致塌槽。同时，由于基坑泥岩层饱和抗压强度较高，可能会严重迟滞成槽机的施工进度和施工效果，致使深基坑的工期延长，并且很有可能因为裸槽时间过长而造成上部圆砾层坍塌，因而对于深基坑基底加固施工及质量控制提出了非常高的要求。
（二）工程的施工前期准备
在市政工程项目建设过程中，前期准备特别是施工设计、材料配置、现场清理等，都是不可或缺的重要步骤，也是防范后续施工过程中出现安全隐患的前提保障。如南宁地铁1号线最大的安全隐患即是膨胀岩的压力变化及其带来的后续风险，因而在施工前期的准备环节，必须要将土体岩质的荷载能力以及膨胀力的大小情况进行计算，在此基础上测算出基底的承载能力以及需要采取的加固措施，从而为后续的正式施工奠定坚实的基础。
除了地质环境的测算外，施工还需要清理好施工现场的场地，对地铁线路所经过的地下管线布设情况进行全面摸排，并清除掉施工现场周边的障碍物，从而为深基坑的挖掘工程做好充分的准备。在施工现场，需要对深基坑的桩体填料进行合理的配备，并且将有机物质量度控制在15%左右，经搅拌至均匀后才能够投入到基底的施工和加固环节。
（三）施工阶段的基底加固工艺
在深基坑的具体施工环节，基底加固是保障深基坑施工乃至整个市政工程施工建设质量与安全的根本，如果没有进行必要的基底加固，那么深基坑的基底将处于极不稳定的状态，当上层进行地铁通道、地上建筑等建设时将随时可能出现坍塌等风险，从而造成整个工程停滞甚至失败。
正所谓“磨刀不误砍柴工”。在进行基底加固前，首先应当对深基坑工程所处的区域地质进行相应的分析，研究其土体岩质的物理特性，进而根据具体情况研究决定相应的施工工艺。如广西南宁的地铁1号线，其地质的最显著特征就是膨胀岩，根据勘察统计显示，区域内膨胀岩的变化范围基本保持在12.5-160kpa这个区间。通过对其土质及结构进行进一步的分析，发现当结构受到150kPa的压力作用时，地铁车站的底板、顶板、侧墙等部位所受到的压力最大，由此所引发的变形影响也最为突出。下图即是地铁1号线的膨胀力所引起的底板支座弯矩。
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图1
通过对地质情况进行分析，我们发现当深基坑的周边分布有大量的膨胀岩时，必须要对基底进行加固，通过孔内深层强夯法进行成孔工艺灰土挤压密桩施工，并采取加大底板尺寸、加强施工基底监测力度等措施，以最大限度地保障深基坑基地的安全和稳定，并随时排除掉可能存在的安全隐患，将施工风险控制在最小程度。针对南宁地区的特殊地质条件，特别是朝阳广场在圆砾层、承压水环境中需要确保连续墙质量和安全控制的问题，因而必须要在施工前开展成槽实验并进行工艺评估，及时对日常实施的基坑工程施工工艺进行相应的调整，以保证槽壁和基底的稳定。通过实验，施工人员逐渐探索出支撑加固、抽水降低水头、小幅跨施工、数据分析监控、超声波检测，以及多种成熟的接头处理等工艺，克服了客观环境对施工的限制，使施工过程更加简单、安全、可靠。
基底测算完成后，深基坑工程就进入了强夯施工的阶段，这是基底加固施工的实际操作环节，也是保障深基坑工程质量的关键步骤。在进行强夯施工之前，施工人员应当严格按照成孔设计的施工要领以及地铁工程的客观情况，详细地对深基坑成孔直径、垂直度、标高等数据进行统计和分析，并了解和判断孔内可能的残渣情况、积水情况等，使施工过程完全符合施工质量的规范要求。为了确保基底加固的实际效果，应当选择2t以上的纺锤形或者梨形夯锤，夯锤的内径通常要比桩孔的直径小10厘米左右，从而确保基底夯实的实际效果。在强夯施工阶段的最后环节，施工人员需要在成孔后进行快速夯填，使成孔作业与夯填作业基本保持在同步协调的状态上，使深基坑的基底真正达到加固的效果，直到与地面平行为止。
三、市政工程深基坑施工的质量控制措施
（一）施工前的质量安全监测
市政工程的深基坑施工质量控制，必须要从施工前的准备阶段前开始着手，详细、全面、深入地调查了解施工现场的环境情况特别是地下的土质、管线等情况，并对管线布设、周边建筑、相邻道路等重要地点进行记录，进而拟定出详尽、合理的质量安全监测方案，为整个施工过程中的质量控制打下良好的基础。正如上述所述，深基坑施工不可避免地会对地上和地下的地质状态以及周边环境等造成一定的影响，而这些影响不能在施工过程中“头疼医头、脚疼医脚”，否则就可能会出现顾此失彼的情况，甚至在后期施工时才发现前期的欠缺之处，造成工程项目的返工。因此，在施工前充分做好安全监测工作，可以说是保障整个市政工程质量安全的关键环节。
（二）土方开挖的施工质量控制
市政工程深基坑工程中，基底加固的效果优劣与土方开挖过程中的质量控制息息相关。特别是在地铁工程项目中，深基坑土方开挖的风险较大，不仅对挖掘过程本身提出了较高的要求，而且对后续的基底加固、强夯回填等也有严格的规范。因此，施工人员必须要严格控制好开挖方式和挖掘方法，紧紧围绕土方开挖的相关技术和操作规范，结合前期检测、监控确认的地下土体、岩层等相关数据，进行科学、合理的施工作业。由于深基坑作业需要开挖出更大的土方面积，容易造成地下挖掘作业与地面之间巨大的高低差，并且随时可能会经过不同密度的土体或岩层，因而随时需要进行土钉、锚杆、混凝土等支撑支护作业，以保障深基坑边坡的稳定与安全。如果开挖过程中的防护不到位，不仅存在着巨大的挖掘作业安全隐患，而且对后续的基底加固作业造成负面的影响，降低基底加固工程的实际成效。因此，施工人员在进行深基坑挖掘作业时，必须要时刻注意挖掘与支护之间的交替与穿插作业，并且严格区分不同的区域、不同的地质环境、不同的作业类型等，坚持对称、平衡的原则，使基坑作业始终保持稳定的状态。此外，由于土方开挖的过程中多数施工人员都位于地下，地上留守的人员配备往往不足，而基坑对于市政交通特别是车辆、行人来说有着一定的安全隐患，必须要设立相应的防护栏、醒目标识或标牌等，以确保施工人员和其他人员的生命健康安全。
（三）基底加固支护结构的质量控制
广西南宁地铁1号线的深基坑基底加固施工，采用了相同地下连续墙的设计方式，通过混凝土支撑和钢支撑相结合的方式，在尽量缩减工程整体成本的同时强化基底加固建设，使深基坑的基底以及边坡得以稳固。在这一环节，必须要对成孔的深度以及填料作业进行实时检测和控制，确保强夯达到预定的效果。地下连续墙的支护结构，有效保障了深基坑的稳固性，大幅减轻了基底周边土体和岩层所承载的压力，特别是混凝土和钢支撑具有一定的弹性变形量，有效削弱了基底和边坡在压力下变形后所带来的不利影响，使基底的安全隐患控制在最小范围。受到地下连续墙的作用影响，基坑短边的地下连续墙侧向变形幅度非常小，对于基底土体的约束作用相对较弱。当然，随着开挖深度的不断加大，地下连续墙所需要消减的承载压力也越来越大，当然在坑底、抗角等部位，由于存在着明显的空间效应，其变形的幅度相对较小，质量控制的压力也相对较轻。
基底加固的施工目的，不仅是为了保障深基坑在开挖和使用过程中的安全与稳定，更重要的是为后续的强夯回填打好基础，最大程度地降低基底岩层膨胀力对地面施工现场以及相关建筑的不利影响。如下图2所示的土体岩层膨胀力与压力盒之间的关系，当深基坑的土体注入地下水或者其他水源后，土体的膨胀力将会不断地增加，特别是在水注入的初期，膨胀力增加的速度非常快。膨胀力形成后，即使通过强夯回填将其掩埋，其仍然可以通过土层将压力传导至地面，从而对地表上的车站、地面、轨道等设施施工造成不便甚至阻碍。而通过基底加固并进行实时的质量控制，可以最大限度地减少土体的膨胀空间和注入的水量，从而将膨胀力所产生的压力控制在最小数值，进而降低后续施工的难度。
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图2
（四）深基坑强夯回填工序的质量控制
深基坑坑底加固施工要遵循因地制宜的原则，综合考虑影响深基坑稳定性的因素。如广西地区的气候环境呈现出湿润、多雨的情况，地铁工程的深基坑不能保持长时间的露天状态，否则将会因为大量的雨水注入而破坏基底和边坡的稳固，同时也会对随后的回填工程造成不便。因此，在进行深基坑施工的过程中，施工人员和现场管理人员需要定期对桩成孔的情况进行检查，在开挖的同时就要同步控制好后续的回填操作，从而有效提高强夯回填的效率。在进行强夯填料作业时，必须采取计量送料、分层夯填的规范方法，使深基坑每一层的填料都得到扎实地夯填，从而保证桩体的整体密实度，增强地基的整体承载力，为地面施工的质量和安全打下坚实的基础。在施工阶段质量控制过程中，管理人员还需要控制好每根桩、每层填料夯实次数与时间间隔，保障桩基灰土的夯填量。可以说，提高施工的效率，不仅有助于工期的缩短和成本的控制，也对深基坑的质量控制有着积极的作用。
四、结束语
综上所述，在市政工程建设过程中，深基坑施工虽然只是工程项目的一部分，但其关系到整个工程的质量安全，必须要严格进行施工工艺分析和质量控制，对施工的每一个环节、每一道工序进行技术优化，并充分做好施工前的准备工作，从而保障市政工程的顺利、安全施工。文中所列举实例“广西南宁地铁1号线”的工程施工过程中，发现深基坑施工中存在的涌水、坍塌等风险，同时也总结出规避风险、提高工程质量、保障施工安全的工艺和措施，从而保证地铁工程全线按期竣工并正常运行。整体上，针对深基坑建设中存在的主要风险和问题，对症下药提出了基底加固施工工艺优化和质量控制的举措，为深基坑工程施工过程中的风险防范与质量管理提供了依据和保障，从而为更好地开展市政工程建设参谋服务。
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【作者简介】
卓能飞，广西来宾市人，1977年6月出生，汉族，本科学历，工程师，中咨工程管理咨询有限公司，工作内容或研究方向：土建监理，机电安装与装饰装修监理。
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