箱涵无支护深基坑施工技术及要点控制

箱涵无支护深基坑施工技术及要点控制

孙文声

摘要：在道路、市政乃至水运等各行各业基础设施建设中，箱涵施工技术至关重要。本文聚焦于无支护深基坑中的箱涵施工，探讨其技术要点和安全控制措施。通过对施工环境、挑战、工艺流程及质量控制的系统分析，旨在提供一套有效的施工技术及管理策略，以保障工程安全和质量。

关键词：箱涵施工、无支护、深基坑

引言

箱涵作为各类工程的重要组成部分，关乎项目建设安全质量并对项目建设进度有绝对性的影响，其施工技术日益受到重视。特别是在无支护深基坑施工中，箱涵的施工技术与安全控制显得尤为重要。本文将对箱涵无支护深基坑施工的关键技术进行探讨，并对施工过程中的安全要点进行分析，旨在为相关工程提供技术指导和安全保障。

一、箱涵无支护深基坑施工概述

1.1 箱涵结构与施工环境

箱涵作为地下交通和排水系统中的关键结构，其设计和施工质量直接关系到整个工程的安全性和使用寿命。箱涵结构通常由钢筋混凝土制成，具有足够的强度和耐久性以承受上覆土壤和交通荷载（如图1所示）。

图 1  箱涵结构

在无支护深基坑施工中，由于缺乏传统的支护结构，施工过程中对周围土体的稳定性要求更高，这增加了施工的复杂性和风险性。施工环境的多样性对箱涵施工提出了不同的挑战。例如，在软土地区施工时，需要特别注意基坑的稳定性和地下水控制；而在岩石地区，则可能需要考虑爆破和破碎岩石的施工技术。此外，施工现场的地质条件、气候因素、施工设备和材料供应等都对施工方法和进度产生影响。在施工前，必须进行详尽的地质勘察和环境评估，以确定土壤特性、地下水位、周围建筑物和地下设施的位置等关键信息。这些信息对于制定合理的施工方案和安全措施至关重要。施工过程中，应采用现代化的监测技术，如土压力计、水位计和位移监测设备，实时监测基坑和周围环境的变化，确保施工安全。为了适应不同的施工环境，箱涵施工技术也在不断创新和发展。例如，采用预制箱涵可以减少现场施工时间和对周围环境的影响；而采用逆作法施工则可以提高基坑的稳定性。

1.2 施工挑战与必要性分析

箱涵无支护深基坑施工技术在现代基础设施建设中扮演着至关重要的角色。然而，这种施工方法面临着一系列挑战，这些挑战不仅涉及技术层面，也关乎安全和经济性。由于缺乏支护结构，基坑的稳定性成为施工中最大的挑战之一。在施工过程中，必须确保基坑壁不发生坍塌，这需要对土体的力学性质和地下水流动有深刻的理解。施工过程中对周围环境的影响也是一个重要的考虑因素。邻近建筑物、地下管线和交通流量都可能受到施工活动的干扰。因此，施工前需要进行详细的环境影响评估，并采取相应的措施以减少对周边环境的负面影响。 除了技术和环境挑战外，施工的经济效益也是一个关键考量。无支护深基坑施工通常成本较高，因为它需要特殊的设备和技术来确保安全。然而，这种方法在某些情况下是必要的，比如在空间受限或无法安装传统支护结构的城市中心区域。此外，无支护施工可以加快施工进度，减少对交通等地面系统的干扰，从而在一定程度上提高施工的经济性。

二、施工技术与方法

2.1 基坑开挖与支护

基坑开挖是箱涵施工的首要步骤，其精准性和安全性对整个工程至关重要。在无支护深基坑施工中，由于缺少传统的支护系统，基坑的稳定性更加依赖于精确的开挖技术和土体自身的稳定性。开挖过程中，应采用分层开挖法，逐层剥离土壤，减少对土体结构的扰动。例如，在一项工程中，分层开挖的厚度通常控制在1米以内，以确保土体的稳定性。同时，实时监测土体位移和应力变化，确保施工安全。据监测数据显示，土体位移的最大允许值一般不超过20毫米/日，而应力变化的最大值通常控制在50kPa以内。此外，基坑支护技术的选择同样关键。在无支护条件下，可以采用土钉墙、锚杆或者喷射混凝土等替代性支护技术，以增强基坑边坡的稳定性。例如，土钉墙中土钉的直径通常选用150mm至300mm，长度根据基坑深度确定，一般为基坑深度的0.8至1倍。这些技术能够有效地提高土体的抗剪强度，防止土体滑移和坍塌。据工程案例分析，采用土钉墙后，土体的抗剪强度可提高约30%。在施工中，还应考虑到地下水的影响，采取适当的排水和降水措施，控制地下水位，减少水对基坑稳定性的不利影响。例如，通过设置排水沟和使用水泵，可以将基坑内的水位控制在比开挖面低0.5米的安全范围内。

2.2 箱涵施工工艺

在无支护深基坑中进行箱涵施工时，需要对预制箱涵的尺寸和重量进行精确计算，以适应基坑的具体条件。例如，一个标准的预制箱涵可能长15米、宽3米、高2米，重量约100吨，这些参数需要根据基坑的深度和土质条件进行调整。预制箱涵通常在工厂环境中进行，这样可以保证构件的质量，同时减少现场施工的时间和对周边环境的影响。箱涵的运输和吊装是施工中的难点之一。需要选择合适的运输工具和吊装设备，确保箱涵在运输和吊装过程中的稳定性和安全性。例如，对于100吨重的箱涵，可能需要使用载重达150吨的运输车辆和起重量在120吨以上的起重机械。在吊装过程中，应采用专业的起重设备和经验丰富的操作团队，确保箱涵准确就位，吊装误差控制在±5毫米以内。箱涵的安装精度直接影响到整个工程的质量和使用寿命。在安装过程中，需要采用高精度的测量和定位技术，确保箱涵的位置和角度符合设计要求。例如，使用全站仪进行定位，确保箱涵中心线的偏差不超过10毫米，高程偏差不超过±5毫米。此外，箱涵之间的连接也是施工中的重要环节，通常采用钢筋混凝土连接或预应力连接技术，以确保整体结构的稳定性和耐久性。例如，预应力连接中使用的钢绞线强度标准为1860 MPa，预应力张拉力可达2000 kN。

三、安全控制与管理

3.1 安全风险评估与预防

施工前，必须对施工现场的地质条件、周边环境、施工设备以及可能的气候影响进行全面评估，以识别所有潜在的安全风险。例如，通过地质勘探发现，土壤的内摩擦角为35°，黏聚力为25 kPa，这些数据对于评估基坑稳定性至关重要。这一过程中，应用专业的工程软件和专家经验，对基坑稳定性、土压力、地下水位等因素进行模拟和分析。模拟结果可能显示，在无支护条件下，基坑在水位上升1米时的稳定性系数为1.2，而安全系数应至少为1.5以避免坍塌风险。制定出相应的预防措施，这些措施可能包括加固基坑边坡、设置排水系统、采用土钉或锚杆等支护技术，以及实施动态监测方案。例如，土钉的设计拉力应达到80 kN，以确保其在加固过程中的有效性。此外，施工现场应配备足够的安全设施，如警示标识、防护栏杆和应急救援设备，确保施工人员的安全。施工过程中，定期的安全检查和隐患排查是必不可少的。例如，每月至少进行一次全面安全检查，以及每周进行一次局部检查，以确保所有安全措施得到有效执行。通过定期检查，可以及时发现并解决施工中的安全隐患，防止事故的发生。针对可能发生的安全事故，如基坑坍塌、设备故障或人员伤害，施工单位应提前制定详细的应急预案，并定期组织演练。

3.2 施工现场安全管理

施工现场安全管理是保障箱涵无支护深基坑施工安全的关键环节。建立一套完善的安全管理体系，明确各级管理人员的安全责任，确保安全管理措施得到有效执行。施工现场应设置专职的安全监督人员，负责日常的安全检查和监督工作，及时发现并纠正违规操作和潜在的安全隐患。此外，施工现场的安全教育同样重要。所有施工人员在上岗前都应接受严格的安全教育和培训，了解施工过程中的安全风险、操作规程和应急措施。通过定期的安全教育和考核，提高施工人员的安全意识和自我保护能力。 施工现场还应配备必要的安全设施和个人防护装备，如安全帽、安全带、防护服等，确保施工人员在施工过程中的个人安全。同时，施工现场应设置明显的安全警示标志，提醒施工人员注意安全，防止意外事故的发生。施工现场的安全管理还应包括对施工设备的维护和管理。定期对施工设备进行检查和维护，确保设备处于良好的工作状态，防止因设备故障引发的安全事故。对于大型施工设备，如起重机、挖掘机等，应由专业人员操作，并严格遵守操作规程。另外，施工现场的交通管理和环境保护也是安全管理的重要组成部分。合理规划施工现场的交通流线，避免交通拥堵和事故的发生。同时，采取措施减少施工过程中对环境的影响，如噪音、粉尘等，保护周边居民的生活环境。

四、质量控制与验收

4.1 施工质量标准与控制

施工质量标准与控制是确保箱涵无支护深基坑工程成功的关键。在施工前，必须明确施工质量标准，这些标准应符合国家和行业的相关规定，并考虑到工程特有的技术要求和使用功能。建立一套详尽的质量管理体系，包括质量计划、检查清单和验收标准，以指导施工过程中的每一个环节。施工过程中，严格执行质量控制措施，对所有施工材料进行严格检查，确保其符合设计和规范要求。混凝土、钢筋等关键材料应有合格的质量证明，并在施工中进行随机抽检，以保证材料的可靠性。施工操作应由经验丰富的技术人员执行，并进行实时监控，以避免施工错误和缺陷。此外，施工过程中的每个阶段都应进行质量检验，包括基坑开挖、箱涵安装、连接处理等，确保每一步骤都达到预定的质量标准。采用高精度的测量工具和技术，如全站仪、激光水平仪等，进行精确的定位和校准，以确保施工精度。对于施工中出现的质量问题，应及时采取纠正和预防措施。建立质量问题反馈机制，鼓励施工人员报告问题，并迅速响应，采取有效措施进行整改。同时，定期组织质量审核和评估，不断优化施工工艺和操作流程，提高施工质量。 最终，施工质量的控制不仅依赖于严格的现场管理，还需要施工团队对质量的持续关注和不懈追求。通过科学的管理方法和先进的技术手段，确保箱涵无支护深基坑工程的每一环节都达到高标准，为工程的顺利完成和长期稳定运行打下坚实基础。

4.2 工程验收与评估

工程验收与评估是确保箱涵无支护深基坑施工质量的重要环节。在工程完工后，应组织由业主、监理、设计单位和施工单位共同参与的验收团队，依据施工图纸、规范和合同要求，对工程进行全面细致的检查。验收过程中，重点检查箱涵的结构完整性、连接质量、防水性能以及基坑回填的密实度。使用专业的检测设备，如超声波检测仪、回弹仪等，对混凝土强度、钢筋保护层厚度等关键指标进行测定。同时，对施工过程中的关键记录和测试报告进行审核，确保施工质量可追溯。评估工作不仅局限于工程实体本身，还应包括对施工过程中采用的新技术、新工艺的评估，以及对施工团队操作技能的评价。通过评估，总结施工经验，识别存在的问题和不足，为后续类似工程提供参考和借鉴。另外，工程验收与评估的结果将作为工程交付使用的依据。对于验收中发现的问题，施工单位必须及时整改，直至满足验收标准。通过严格的验收与评估，确保箱涵工程的每个细节都达到预期的质量要求，为工程的长期稳定运行提供保障。

五、结语

本文综述了箱涵无支护深基坑施工的关键技术和管理措施，强调了施工安全、质量控制的重要性。通过综合分析，旨在为各类地下基础设施的稳健发展提供实践指导和理论支持。

参考文献

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