紧邻高压输电线路的深基坑施工安全技术研究

蔡竑旻，何轶健，朱广军

（上海建工七建集团有限公司，上海市 200050）

1 工程概况

某工程位于浦东新区泾南五街坊V-3地块内，东临洋泾地段医院，南面灵山路，西侧巨野路，北面为社区文化规划用地。图1为工程地理位置平面图。

该工程占地面积约为6 744m2。工程大楼为地下二层、地上主楼六层、裙房三层，总建筑面积为17 493 m2，其中地下建筑面积为 9 475 m2，地上建筑面积为8 018 m2,建筑总高度为24.25 m。

该工程整个基坑面积为5 076 m2，基坑周长约282 m。该工程±0.000相当于绝对标高4.600 m，自然地面相对标高为-0.500 m。表1为基坑情况一览表。

该工程南、西侧分别是灵山路、巨野路，下均埋设有各类市政管线，包括电力管线、上下水管、煤气管、通讯管线等。埋设深度为0.7～3 m不等，西侧距离基坑外边线较近的有1.7 m处的1万伏高压电线埋地电缆以及8 m处的煤气管线等。东侧距离基坑外边线较近的有5 m处的上水管线以及9 m处的电信管线等。

表1 基坑情况一览表

2 工程技术难点

（1）基坑深度深、面积大。基坑平均开挖深度超过10 m，面积超过5 000 m2，在施工过程中的质量控制难度大。

（2）高压线的影响。巨野路一侧，紧邻红线外侧有一排电压为1万伏的高压线，距离基坑不到2 m，高度较低，基坑西侧施工道路上无法停放高度较高的桩机。而且，此线路对于周边居民及办公区域供电尤为重要，不可搬迁，入地的话费用太高，在施工过程中必须严格保护高压线，保证周边居民的正常生活。

（3）施工场地小。基坑面积占据整个红线区域，连临时办公、生活区域也是借用北侧社区文化用地，因此在大方量的土方运输线路的规划方面要求极高，分层挖土的施工流程、方法及出土方向与整个基坑安全密切相关。

（4）管线众多。基坑的西侧和南侧管线众多，且距离基坑较近，除北侧为社区文化规划用地，尚未开工，东侧为洋泾地段医院，南侧为刑侦支队办公楼和居民住宅，西侧为居民小区，因此在施工深基坑过程中如何对周边管线和建筑物进行保护需要严密策划。

（5）支撑拆除。深基坑在居民区内场地小，无法放坡开挖，势必需要采用混凝土支撑，而支撑拆除时正逢上海世博会期间，严禁使用爆破拆除，只能采用人工凿除。人工凿除工作量巨大，而且噪声、扬尘等污染会对环境产生一系列的负面效应，因此如何合理进行拆除也是工程的一大难点。

3 围护及支撑方案的研究

3.1 围护方案的确定

由于基坑西侧紧邻高压电线杆，无法采用桩架较高的三轴搅拌桩施工，而高压线入地的成本据供电局估算将达150万元，而且移位时的停电将影响周边居民及办公人员的正常生活，会造成此区域红绿灯暂时停用，社会影响相当大。西侧用桩架较低的高压旋喷桩代替三轴搅拌桩，据预算，会增加施工成本100万元，与高压线入地相比代价较小，而且施工时不会因为停电影响居民。

根据成本核算和工期方面的综合考虑，结合尽量少扰民的原则，该工程在基坑东、南、北三面采用三轴搅拌桩止水，西侧止水采用高压旋喷桩代替三轴搅拌桩，形成封闭的止水帷幕。以下对这两种桩进行比较。

3.1.1 三轴搅拌桩

三轴水泥搅拌桩采用Φ850 mm@600 mm，按相邻桩套接一孔法施工。水泥选用P42.5普通硅酸盐水泥，掺量20%，水灰比1.5。

优点：挡水性强、工期短、对周围地基影响小、能适应多种地层、造价低。

（1）采用专用三轴搅拌桩施工，两轴同向旋转喷浆与土拌合，中轴逆向高压喷气在孔内与水泥土充分翻搅拌合，而且由于中轴高压喷出的气体在土中逆向翻转，使原来已拌合的土体更加均匀，成桩直径更加有效，加固效果更优，挡水效果好。

（2）三轴搅拌桩施工效率高，相对单轴或双轴搅拌桩施工工期大大缩短，对于施工工期要求紧的工程，此法施工特别有效。

（3）适用范围广。水泥深层搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土、泥炭土、有机质土等地基。同时，水泥深层搅拌桩所形成的水泥土固体可作为竖向承载的复合地基、基坑工程围护挡墙、被动区加固、防渗帷幕等。

（4）相对于其它止水帷幕，特别是高压旋喷桩，造价较低。

缺点：现场泥浆较多、对场地要求高。

（1）地基加固施工时，将要置换出一部分泥浆，置换出的泥浆在短时间内无法固结致使无法及时运到指定的弃土场，对施工现场的文明施工造成一定的影响。

（2）施工机械设备比较大，现场组装需要提供很大的施工场地。机械设备从现场组装到调试需要时间较长，所以三轴搅拌桩加固需要较大的施工场地。

3.1.2 高压旋喷桩

高压旋喷桩是高压喷射注浆法地基处理中的一种，就是利用钻机等设备，把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴置入土层预定深度后，用高压泥浆泵等装置，以20 MPa左右的压力把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体，同时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液把从土体上崩落下来的土搅拌混合，经一定时间的凝固，便在土中形成圆柱状的固结体，与周围土共同承受荷载。

该工程高压旋喷桩采用Φ800mm@500mm，水泥用量500 kg/m，水灰比为1.0，成桩直径Φ800mm，搭接300 mm。

优点：施工占地少、振动小、噪声较低。

缺点：容易污染环境，成本较高，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。

3.2 支撑方案确定

经过现场实地勘察，基坑东、南、西三面考虑基坑安全不宜行驶车辆，车辆只能从基坑北侧道路进出，因此对支撑及栈桥进行优化设计，最终支撑方案见图2、图3。

图2 第一道支撑及栈桥布置图

图3 第二道支撑布置图

4 支撑拆除施工技术

（1）拆除顺序

支撑拆除原则：第二道支撑4个角撑先拆，再拆十字支撑，逐根拆除，第一道支撑4个角撑先拆，再拆十字支撑及栈桥。

（2）拆除方案

支撑梁下需搭设防护棚，沿梁长度方向搭设，栈桥下防护棚应满搭。支撑拆除以机械拆除为主，机械采用镐头机，机械无法拆除的部位，采用人工拆除，人工拆除采用空压机和风镐，人工拆除的登高采用现场两部下基坑的爬梯。

拆除时，用镐头机把混凝土支撑完全破碎，碎块大小以人工能搬运为宜，混凝土碎块掉落在防护棚上，再利用塔吊将碎块吊出基坑，清运出场。

支撑拆除采用凿除法，主要是采用镐头机和空压机进行破碎，破碎前应做好有关安全防护措施。

人工凿除一般采用分段凿开，起吊运出工地，分段的长度根据起重机起重能力，一般为l～2 m。凿开钢筋保护层后需将纵钢切断，箍筋也可拆去。成段的钢筋混凝土块运出后也应作凿碎，或置于填埋场，否则会影响环境。如起重机的起重量较小，也可将凿断的混凝土块在现场凿碎再运出。详见图 4、图 5。

5 基坑施工监测

为保证施工的安全与稳定，需及时对专业监测单位的监测数据进行核对、比较和分析，以达到信息化施工的要求。根据该工程支护和环境的实际情况，做如下监测工作。

5.1 监测目的

图4 第二道支撑拆除顺序图

图5 第一道支撑及栈桥拆除顺序图

通过对工程施工期间的监测，获取施工对周围环境的影响信息（表部变形、深部位移、应力、水位等），以指导施工，确保土方开挖及地下室施工期间基坑、临近建筑物、地下管线的安全使用和围护体系自身的稳定，为信息化设计、施工提供依据。

5.2 监测要求

（1）在围护结构施工前，须测得初读数。

（2）在基坑降水及开挖期间，须做到一日一测。在基坑施工期间的观测间隔，可视测得的位移及内力变化情况放长或减短。

（3）测得的数据应及时上报甲方、设计院及相关单位和部门。

（4）报警界限

周边地面垂直与水平位移：日变量≥±3 mm，累计量≥±20 mm。

桩身及坑外土体深层位移：连续3 d日变量≥±3 mm，累计量≥±35 mm。

地下水位：累计量≥±500 mm，支撑轴力按设计值报警。

管线的报警界限根据管线单位及有关部门要求确定。

若测试值达到上述界限须及时报警,以引起各有关方面重视，及时处理。

5.3 监测内容

根据围护设计要求，主要是水平垂直位移的量测，用于观测围护体顶、立柱顶端、地下管线及邻近建筑物的水平位移及沉降。地下管线的测点、相邻建筑物的测点布置情况应与有关管理部门及业主商定。图6为监测点位布置图。

图6 监测点位布置图

6 实施效果

6.1 主要经济效益

基坑西侧如果使用三轴搅拌桩需要61根，而采用高压旋喷桩共施工278根，虽然每根高压旋喷桩单价比三轴搅拌桩便宜1 000多元，但数量大大增加，因此现场实际围护费用增加了100万元。但是相对于高压线入地所需的费用150万元和对周边区域停电所带来的损失，从经济效益上来看还是值得的。

第一道支撑栈桥和第二道支撑的方案优化，减少了栈桥面积636 m2，减少了连梁的数量，共节省了混凝土550 m3，共节约施工成本55万元。

6.2 主要社会效益

该工程基坑围护采用钻孔灌注桩结合二道钢筋混凝土支撑的围护形式，东、北、南侧采用三轴水泥搅拌桩止水，西侧采用高压旋喷桩止水的形式。总体来说，整个基坑在施工过程中始终处于安全受控状态，因此，该围护体系是成功的。

由于2010年上海世博会的召开，该工程施工区域周边道路在2010年4月至11月禁止土方外运，而现场场地小，无堆土的条件，如果在3月底前无法完成土方开挖工程将会导致停工8个月，对总工期的完成带来致命的打击，根本无法完成对业主的承诺。通过围护形式的优化，在短短4个月内克服了重重困难，完成了多种围护形式的施工和5万方的土方开挖，顺利保住了3月底这个重要的节点，使该工程在世博期间仍能正常施工，为确保2011年8月准时竣工打下了坚实的基础。

信息化施工在基坑施工过程中取得了成功，在日常的施工过程中加强对各项监测数据综合分析，找出产生原因并制订相应对策，及时预测下道工序的影响，优化施工从而保证了基坑及其周围环境的安全，切实达到了信息化施工的目的。

因此，紧邻高压线的深基坑施工安全技术研究具有十分积极的意义，必将推进我国类似工程的建设技术和水平。

7 主要创新点

（1）基坑西侧紧邻1万伏高压线，在施工过程中对高压线路的保护，在高压线不入地、不移位的情况下对止水帷幕进行选择，采用桩架较低的高压旋喷桩代替常规的桩架较高的三轴搅拌桩止水。

（2）在西侧高压旋喷桩施工过程中进行全程信息化监测，根据周边管线的位移情况调整高压旋喷桩的施工速度，保证深基坑的安全、施工质量及对周边管线的保护。