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老旧城区沟槽混凝土护壁逆作施工技术研究

欧德胜
中煤天津设计工程有限责任公司,天津红桥区300120
期刊:前沿學刊 · 第 1 卷 第 8 期 · 2026 年
栏目:产业前沿
中图分类号:TU753.3 文献标志码:A
摘 要:老旧城区沟槽施工面临场地狭窄、周边建筑密集、地下管线错综复杂等现实约束,传统明挖顺作法在施工空间、环境保护与工期控制等方面存在明显局限。本文系统研究混凝土护壁逆作施工技术的基本原理与技术特征,从沟槽开挖与护壁施工的时序关系出发,阐述“自上而下、分层开挖、逐段护壁”的核心作业逻辑,分析其力学机制与工艺优势。在此基础上,结合老旧城区沟槽施工的特殊性,提出混凝土护壁结构设计要点、逆作施工关键技术参数及质量控制措施。研究表明,混凝土护壁逆作施工技术以结构自身作为临时支护体系,无需额外设置大型支护结构,可有效减少施工占地、降低对周边环境的扰动,在老旧城区沟槽工程中具有显著的技术适应性与推广应用价值。
关键词:老旧城区;沟槽施工;混凝土护壁;逆作法;基坑支护

因在于其需要较大的施工作业面,对周边环境扰动显著,且施工周期较长[1]。本文立足于老旧城区沟槽施工的实际需求,对混凝土护壁逆作施工技术进行系统研究,重点分析其技术原理、工艺特征与质量控制要点,以期为同类工程提供技术参考。

一、混凝土护壁逆作施工技术原理

(一)逆作施工的基本概念与技术特征

逆作法是指地下工程不采用常规的“先开挖后支护”顺序,而是按照“先支护后开挖”或“开挖与支护交替进

(二)沟槽混凝土护壁的力学机制

混凝土护壁逆作施工的力学机制可以从受力特征和传力路径两个方面加以理解。在受力特征上,沟槽侧壁护壁主要承受主动土压力、地下水压力以及地面超载引起的侧向压力。与常规基坑支护结构不同,逆作施工的混凝土护壁是逐段施工、逐段受力的——每一段护壁在其施工完成后即开始承受该深度范围内的土压力,而非待全部护壁完工后统一受力。这种“即时受力”的特征要求护壁结构具备足够的早期强度,同时也使得护壁的受力状态与施工进度密切相关。在传力路径上,混凝土护壁通过其自身的抗弯、抗剪能力将侧向土压力传递至护壁的底部和顶部约束条件。当护壁分段施工时,上下段护壁之间的施工缝成为传力的关键部位,需要通过合理的接缝构造设计确保力的有效传递。此外,对于深度较大的沟槽,可在护壁内侧设置环向或纵向的钢筋混凝土肋梁,以增强护壁的整体刚度和稳定性。

(三)逆作施工与常规顺作施工的对比分析

从施工工艺的角度对比,逆作施工与常规顺作施工在多个维度上存在显著差异。在施工空间需求方面,顺作法需要沟槽两侧留有足够的放坡或支护施工操作空间,一般宽度不少于3m;而逆作法利用沟槽自身断面施作护壁,无需额外占地,尤其适用于老旧城区狭窄街道条件下的施工。在环境影响方面,顺作法的大型机械设备进场、大面积土方开挖和运输产生的噪声、扬尘和振动对周边居民生活影响较大;逆作法采用小型化设备、分段施工,可将环境影响控制在较小范围内。在工期方面,逆作法虽然单段施工效率可能低于顺作法的大规模机械化作业,但由于无需等待基坑全部开挖完毕再施作支护,总体工期往往更具优势。在结构功能方面,逆作法的混凝土护壁可实现“护壁合一”——施工期间的临时护壁在工程完工后可作为沟槽的永久衬砌结构,避免了临时支护的拆除和废弃。

二、老旧城区沟槽施工环境特征与技术需求

(一)老旧城区沟槽施工的空间约束与环境限制

老旧城区的沟槽施工面临着多层面的空间约束。首先是水平空间的极度有限——老旧城区的道路宽度通常在5~15m之间,除去交通通行所需宽度后,可供施工使用的场地往往不足3m。在此条件下,传统沟槽施工所需的放坡开挖或钢板桩打设均难以实施。其次是竖向空间的限制——老旧城区上空往往存在架空线路,限制了大型施工机械的作业高度。再次是地下空间的密集占用——老旧城区地下管线经过多年的陆续建设,形成了供水、排水、燃气、电力、通信等多类管线交织分布的复杂格局,且管线资料往往不完整、不准确,给沟槽定位和开挖带来极大困难。环境限制同样不容忽视。老旧城区居民密集,施工噪声和振动对居民生活的影响十分突出。同时,老旧建筑多为砖混结构或木结构,基础浅、整体性差,对施工引起的土体变形和振动极为敏感。此外,老旧城区的交通通常已处于饱和状态,施工占道将导致严重的交通拥堵,因此对施工工期的压缩和施工面的最小化有着严格要求[3]。

(二)传统沟槽施工方法在老旧城区的适应性困境

针对老旧城区的沟槽施工,工程实践中曾尝试多种传统方法,但各有局限。放坡开挖是最为简单的方法,但需要较大的放坡宽度,在老旧城区狭窄街道上往往不具备实施条件。钢板桩支护可以在较小空间内实施,但打桩过程中的振动对周边老旧建筑和既有管线构成安全隐患,且钢板桩的拔出作业同样会产生较大的环境扰动。地下连续墙具有刚度和止水性能好的优点,但其施工需要大型成槽设备,对场地和交通的要求较高,且造价昂贵,在沟槽这类线性工程中经济性较差。喷锚支护适用于有一定放坡条件的边坡加固,但在垂直开挖的沟槽中应用受限。

(三)混凝土护壁逆作施工技术的适用性分析

混凝土护壁逆作施工技术对老旧城区施工条件具有良好的适应性。在空间适应性方面,该技术无需在沟槽两侧额外占用施工场地,护壁模板的安装和混凝土的浇筑均在沟槽断面内完成,可将施工占地控制在沟槽开挖范围之内。在环境适应性方面,逆作施工采用小型化施工设备,以人工和小型机械配合为主,施工噪声和振动显著低于大型机械作业。在结构适应性方面,混凝土护壁可根据沟槽的深度和地质条件灵活设计护壁厚度和配筋,既可满足浅沟槽的简单支护需求,也可通过增设肋梁等构造措施满足深沟槽的支护要求。在经济性方面,混凝土护壁逆作施工无需大型专用设备,材料为常规钢筋混凝土,施工工艺成熟,综合造价较低。

三、混凝土护壁逆作施工关键技术

(一)护壁结构设计要点

混凝土护壁逆作施工的护壁结构设计需综合考虑沟槽深度、工程地质与水文地质条件、地面超载、周边环境要求等因素。护壁厚度是设计的核心参数之一,一般根据沟槽深度和土压力大小确定,浅沟槽(深度≤3m)护壁厚度可取150~200mm,中深度沟槽(深度3~6m)护壁厚度可取200~300mm,深沟槽(深度>6m)需通过计算确定并宜增设肋梁加强。护壁的配筋设计应满足承载力和裂缝控制要求。竖向受力钢筋根据护壁的抗弯计算确定,分布钢筋按构造要求配置。对于深度较大的沟槽,可在护壁内侧设置钢筋混凝土肋梁,肋梁沿沟槽纵向按一定间距布置,与护壁形成整体受力结构,可显著提高护壁的侧向承载能力。护壁上下段之间的施工缝是结构受力的薄弱环节,宜设置槽形或阶梯形接缝,并配置适量的接缝钢筋,确保上下段护壁之间18的剪力有效传递。护壁的底部应设置足够深度的嵌固段,以抵抗护壁底部的水平力和防止护壁整体滑移。嵌固深度一般不小于沟槽深度的1/5~1/3,具体数值需根据土层条件和护壁受力计算确定。

(二)分层开挖与护壁施作的协同工艺

分层开挖与护壁施作的协同配合是混凝土护壁逆作施工的核心工艺环节。其基本原则是“开挖一段、护壁一段”,严禁大面积超挖后再施作护壁。首段护壁施工前,应先沿沟槽设计边线开挖至首段护壁底标高,开挖深度一般控制在1.0~1.5m。开挖完成后,及时进行护壁钢筋的绑扎和模板的安装,随后浇筑混凝土。待混凝土强度达到设计强度的70%以上后,方可进行下一层的土方开挖。下层土方开挖时,以上一层已完成的护壁作为侧向支撑,开挖至下一段护壁的设计底标高,重复钢筋绑扎、模板安装和混凝土浇筑工序,如此逐段向下推进,直至沟槽达到设计深度。在分层开挖过程中,需严格控制每层的开挖深度,避免因开挖过深导致护壁底部失去支撑而产生失稳。同时,应合理安排开挖顺序,对于较长的沟槽,可采用分段跳挖的方式,即间隔开挖若干段落后再回头施工中间段落,以减少临空面的暴露时间[4]。

(三)混凝土浇筑与养护技术

混凝土护壁的浇筑质量直接关系到护壁的承载能力和耐久性。由于护壁为薄壁结构且竖向施工,混凝土的浇筑和振捣具有一定的特殊性。混凝土宜选用流动性适中、和易性好的配合比,坍落度控制在80~120mm为宜。对于深度较大的沟槽,可采用溜槽或泵送方式浇筑,确保混凝土能够顺利到达浇筑面。振捣应采用插入式振捣棒,振捣时应注意避免触碰钢筋和模板,确保混凝土密实。护壁厚度较薄时,可辅以模板外侧敲击振捣,以提高混凝土的密实度。养护是保证混凝土护壁质量的关键环节。逆作施工的混凝土护壁在早期强度增长阶段即需承受土压力,因此应特别重视早期养护。混凝土浇筑完成后应及时覆盖保湿养护,养护时间不少于7d。在气温较低或风速较大的条件下,应采取保温或防风措施,防止混凝土表面开裂。必要时可在混凝土中掺加早强剂,以加快早期强度增长速度,缩短工序间隔时间。

四、施工质量控制措施

(一)护壁施工的常见质量问题与成因

混凝土护壁逆作施工中常见的质量问题主要包括护壁厚度不均匀、混凝土外观质量缺陷、护壁渗漏水、上下段护壁接缝开裂等。护壁厚度不均匀主要源于模板安装不牢固或土方开挖面不平整;混凝土外观质量缺陷(如蜂窝、麻面、孔洞)多由振捣不密实或混凝土配合比不当引起;护壁渗漏水往往与混凝土浇筑质量、施工缝处理和地下水控制有关;接缝开裂则主要是由于上下段护壁之间的连接构造不当或施工缝处理不规范所致。老旧城区的特殊条件进一步加剧了上述质量问题的发生概率。狭窄的施工空间增加了模板安装和混凝土浇筑的操作难度;复杂的地下管线可能影响护壁的连续施工;周边环境的振动可能对早期混凝土产生不利影响。

(二)材料质量控制与配合比优化

材料质量是混凝土护壁质量的基础。水泥宜选用普通硅酸盐水泥,强度等级不低于42.5级。粗骨料的最大粒径不宜超过护壁厚度的1/3,且不大于钢筋净距的3/4。细骨料应选用级配良好的中砂。拌合用水应符合混凝土拌合用水的质量标准。配合比设计应兼顾强度、耐久性和施工和易性。对于逆作施工的混凝土护壁,由于早期即需承受荷载,宜适当提高水泥用量或掺加高效减水剂,在保证流动性的前提下降低水胶比。对于有抗渗要求的沟槽,可掺加适量引气剂或防水剂。配合比设计应通过试验确定,并在施工过程中根据原材料变化和现场条件及时调整。

(三)过程控制与验收标准

施工过程控制应覆盖从土方开挖到护壁成型的全部工序。土方开挖阶段应控制开挖面的平整度和垂直度,偏差应符合设计要求;钢筋安装阶段应控制钢筋的间距、保护层厚度和接头质量;模板安装阶段应控制模板的刚度、平整度和接缝密合度;混凝土浇筑阶段应控制浇筑的连续性和振捣的密实度。护壁施工质量的验收应依据相关国家标准和设计要求进行。主要验收项目包括护壁的厚度、平整度、垂直度、混凝土强度、钢筋保护层厚度以及外观质量等。对于有防水要求的沟槽,还应进行渗漏水检查。验收资料应完整、真实,包括原材料检验报告、配合比设计报告、混凝土强度试验报告、施工记录和监测报告等。

五、结语

混凝土护壁逆作施工技术是适应老旧城区特殊施工条件而发展起来的一种实用型沟槽施工方法。该技术以“自上而下、分层开挖、逐段护壁”为核心作业逻辑,将混凝土护壁同时作为临时支护结构和永久结构使用,实现了施工空间的最小化、环境扰动的低烈度化和结构功能的一体化。随着我国城市更新行动的深入推进,老旧城区市政基础设施改造的规模将持续扩大,沟槽施工的技术需求也将更加多样化和精细化。混凝土护壁逆作施工技术作为一种成熟、可靠且经济的技术方案,具有广阔的推广应用前景。未来可在护壁结构形式的多样化、施工设备的轻型化与智能化、监测手段的数字化等方面开展进一步研究,推动该技术的持续完善与升级。

参考文献

  1. [1]金学宝, 蒋竹林. 喷射早强混凝土施工基坑护壁的逆筑法研 究[J]. 科技通报,2023,39(8):43-46. [2]陈臻颖, 张涛. 逆作拱墙法在污水泵站基坑施工中的应用 [J]. 广东土木与建筑,2003,10(11):25-26. [3]黎明中. 半逆作法施工技术在旋流沉淀池工程中的应用[J]. 土工基础,2003,17(4):9-12. [4]李铁军, 周欣欣, 赵菊, 陈尚飞, 李彬, 陈光荣. 中隔墙对主 体支护结构拉结作用尺寸效应数值模拟计算与分析[J]. 低 碳世界,2023(9):94-96. 19 引言 企业在数字化建设中积累了大量订单、客户、采购、 生产、财务和人力数据,管理驾驶舱、经营看板和BI 工具 也越来越普及,但“数据多”与“决策有数据支撑”并非 同一件事。很多经营会议仍然围绕不同部门各自制作的报 表争论口径,分析人员能够描述收入、成本和库存发生了 什么,却难以解释变化来自哪些业务动作,也难以判断下 一步方案的收益与风险。多源数据融合研究表明,将文 本、市场与企业经营数据结合能够包含比单一数据类型更 丰富的信息 [1]。这意味着经营决策的数据支持应超越传统 财务结果统计,把内部业务过程、外部市场变化和非结构 化信息纳入同一分析框架。然而,多源数据越丰富,越需 要稳定的语义、责任和使用规则,否则经营者面对的只是 更复杂的信息噪声。企业需要把数据支持机制设计到决策 流程之中,从“做报表”转为“围绕决策问题组织数 据”,明确什么问题需要哪些数据、如何形成可比较方
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