緊鄰高壓輸電線路的深基坑施工安全技術研究

蔡竑旻，何軼健，朱廣軍

（上海建工七建集團有限公司，上海市 200050）

1 工程概況

某工程位于浦東新區涇南五街坊V-3地塊內，東臨洋涇地段醫院，南面靈山路，西側巨野路，北面為社區文化規劃用地。圖1為工程地理位置平面圖。

該工程占地面積約為6 744m2。工程大樓為地下二層、地上主樓六層、裙房三層，總建筑面積為17 493 m2，其中地下建筑面積為 9 475 m2，地上建筑面積為8 018 m2,建筑總高度為24.25 m。

該工程整個基坑面積為5 076 m2，基坑周長約282 m。該工程±0.000相當于絕對標高4.600 m，自然地面相對標高為-0.500 m。表1為基坑情況一覽表。

該工程南、西側分別是靈山路、巨野路，下均埋設有各類市政管線，包括電力管線、上下水管、煤氣管、通訊管線等。埋設深度為0.7～3 m不等，西側距離基坑外邊線較近的有1.7 m處的1萬伏高壓電線埋地電纜以及8 m處的煤氣管線等。東側距離基坑外邊線較近的有5 m處的上水管線以及9 m處的電信管線等。

表1 基坑情況一覽表

2 工程技術難點

（1）基坑深度深、面積大。基坑平均開挖深度超過10 m，面積超過5 000 m2，在施工過程中的質量控制難度大。

（2）高壓線的影響。巨野路一側，緊鄰紅線外側有一排電壓為1萬伏的高壓線，距離基坑不到2 m，高度較低，基坑西側施工道路上無法停放高度較高的樁機。而且，此線路對于周邊居民及辦公區域供電尤為重要，不可搬遷，入地的話費用太高，在施工過程中必須嚴格保護高壓線，保證周邊居民的正常生活。

（3）施工場地小。基坑面積占據整個紅線區域，連臨時辦公、生活區域也是借用北側社區文化用地，因此在大方量的土方運輸線路的規劃方面要求極高，分層挖土的施工流程、方法及出土方向與整個基坑安全密切相關。

（4）管線眾多。基坑的西側和南側管線眾多，且距離基坑較近，除北側為社區文化規劃用地，尚未開工，東側為洋涇地段醫院，南側為刑偵支隊辦公樓和居民住宅，西側為居民小區，因此在施工深基坑過程中如何對周邊管線和建筑物進行保護需要嚴密策劃。

（5）支撐拆除。深基坑在居民區內場地小，無法放坡開挖，勢必需要采用混凝土支撐，而支撐拆除時正逢上海世博會期間，嚴禁使用爆破拆除，只能采用人工鑿除。人工鑿除工作量巨大，而且噪聲、揚塵等污染會對環境產生一系列的負面效應，因此如何合理進行拆除也是工程的一大難點。

3 圍護及支撐方案的研究

3.1 圍護方案的確定

由于基坑西側緊鄰高壓電線桿，無法采用樁架較高的三軸攪拌樁施工，而高壓線入地的成本據供電局估算將達150萬元，而且移位時的停電將影響周邊居民及辦公人員的正常生活，會造成此區域紅綠燈暫時停用，社會影響相當大。西側用樁架較低的高壓旋噴樁代替三軸攪拌樁，據預算，會增加施工成本100萬元，與高壓線入地相比代價較小，而且施工時不會因為停電影響居民。

根據成本核算和工期方面的綜合考慮，結合盡量少擾民的原則，該工程在基坑東、南、北三面采用三軸攪拌樁止水，西側止水采用高壓旋噴樁代替三軸攪拌樁，形成封閉的止水帷幕。以下對這兩種樁進行比較。

3.1.1 三軸攪拌樁

三軸水泥攪拌樁采用Φ850 mm@600 mm，按相鄰樁套接一孔法施工。水泥選用P42.5普通硅酸鹽水泥，摻量20%，水灰比1.5。

優點：擋水性強、工期短、對周圍地基影響小、能適應多種地層、造價低。

（1）采用專用三軸攪拌樁施工，兩軸同向旋轉噴漿與土拌合，中軸逆向高壓噴氣在孔內與水泥土充分翻攪拌合，而且由于中軸高壓噴出的氣體在土中逆向翻轉，使原來已拌合的土體更加均勻，成樁直徑更加有效，加固效果更優，擋水效果好。

（2）三軸攪拌樁施工效率高，相對單軸或雙軸攪拌樁施工工期大大縮短，對于施工工期要求緊的工程，此法施工特別有效。

（3）適用范圍廣。水泥深層攪拌樁適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土、泥炭土、有機質土等地基。同時，水泥深層攪拌樁所形成的水泥土固體可作為豎向承載的復合地基、基坑工程圍護擋墻、被動區加固、防滲帷幕等。

（4）相對于其它止水帷幕，特別是高壓旋噴樁，造價較低。

缺點：現場泥漿較多、對場地要求高。

（1）地基加固施工時，將要置換出一部分泥漿，置換出的泥漿在短時間內無法固結致使無法及時運到指定的棄土場，對施工現場的文明施工造成一定的影響。

（2）施工機械設備比較大，現場組裝需要提供很大的施工場地。機械設備從現場組裝到調試需要時間較長，所以三軸攪拌樁加固需要較大的施工場地。

3.1.2 高壓旋噴樁

高壓旋噴樁是高壓噴射注漿法地基處理中的一種，就是利用鉆機等設備，把安裝在注漿管底部側面的特殊噴嘴置入土層預定深度后，用高壓泥漿泵等裝置，以20 MPa左右的壓力把漿液從噴嘴中噴射出去沖擊破壞土體，同時借助注漿管的旋轉和提升運動，使漿液把從土體上崩落下來的土攪拌混合，經一定時間的凝固，便在土中形成圓柱狀的固結體，與周圍土共同承受荷載。

該工程高壓旋噴樁采用Φ800mm@500mm，水泥用量500 kg/m，水灰比為1.0，成樁直徑Φ800mm，搭接300 mm。

優點：施工占地少、振動小、噪聲較低。

缺點：容易污染環境，成本較高，對于特殊的不能使噴出漿液凝固的土質不宜采用。

3.2 支撐方案確定

經過現場實地勘察，基坑東、南、西三面考慮基坑安全不宜行駛車輛，車輛只能從基坑北側道路進出，因此對支撐及棧橋進行優化設計，最終支撐方案見圖2、圖3。

圖2 第一道支撐及棧橋布置圖

圖3 第二道支撐布置圖

4 支撐拆除施工技術

（1）拆除順序

支撐拆除原則：第二道支撐4個角撐先拆，再拆十字支撐，逐根拆除，第一道支撐4個角撐先拆，再拆十字支撐及棧橋。

（2）拆除方案

支撐梁下需搭設防護棚，沿梁長度方向搭設，棧橋下防護棚應滿搭。支撐拆除以機械拆除為主，機械采用鎬頭機，機械無法拆除的部位，采用人工拆除，人工拆除采用空壓機和風鎬，人工拆除的登高采用現場兩部下基坑的爬梯。

拆除時，用鎬頭機把混凝土支撐完全破碎，碎塊大小以人工能搬運為宜，混凝土碎塊掉落在防護棚上，再利用塔吊將碎塊吊出基坑，清運出場。

支撐拆除采用鑿除法，主要是采用鎬頭機和空壓機進行破碎，破碎前應做好有關安全防護措施。

人工鑿除一般采用分段鑿開，起吊運出工地，分段的長度根據起重機起重能力，一般為l～2 m。鑿開鋼筋保護層后需將縱鋼切斷，箍筋也可拆去。成段的鋼筋混凝土塊運出后也應作鑿碎，或置于填埋場，否則會影響環境。如起重機的起重量較小，也可將鑿斷的混凝土塊在現場鑿碎再運出。詳見圖 4、圖 5。

5 基坑施工監測

為保證施工的安全與穩定，需及時對專業監測單位的監測數據進行核對、比較和分析，以達到信息化施工的要求。根據該工程支護和環境的實際情況，做如下監測工作。

5.1 監測目的

圖4 第二道支撐拆除順序圖

圖5 第一道支撐及棧橋拆除順序圖

通過對工程施工期間的監測，獲取施工對周圍環境的影響信息（表部變形、深部位移、應力、水位等），以指導施工，確保土方開挖及地下室施工期間基坑、臨近建筑物、地下管線的安全使用和圍護體系自身的穩定，為信息化設計、施工提供依據。

5.2 監測要求

（1）在圍護結構施工前，須測得初讀數。

（2）在基坑降水及開挖期間，須做到一日一測。在基坑施工期間的觀測間隔，可視測得的位移及內力變化情況放長或減短。

（3）測得的數據應及時上報甲方、設計院及相關單位和部門。

（4）報警界限

周邊地面垂直與水平位移：日變量≥±3 mm，累計量≥±20 mm。

樁身及坑外土體深層位移：連續3 d日變量≥±3 mm，累計量≥±35 mm。

地下水位：累計量≥±500 mm，支撐軸力按設計值報警。

管線的報警界限根據管線單位及有關部門要求確定。

若測試值達到上述界限須及時報警,以引起各有關方面重視，及時處理。

5.3 監測內容

根據圍護設計要求，主要是水平垂直位移的量測，用于觀測圍護體頂、立柱頂端、地下管線及鄰近建筑物的水平位移及沉降。地下管線的測點、相鄰建筑物的測點布置情況應與有關管理部門及業主商定。圖6為監測點位布置圖。

圖6 監測點位布置圖

6 實施效果

6.1 主要經濟效益

基坑西側如果使用三軸攪拌樁需要61根，而采用高壓旋噴樁共施工278根，雖然每根高壓旋噴樁單價比三軸攪拌樁便宜1 000多元，但數量大大增加，因此現場實際圍護費用增加了100萬元。但是相對于高壓線入地所需的費用150萬元和對周邊區域停電所帶來的損失，從經濟效益上來看還是值得的。

第一道支撐棧橋和第二道支撐的方案優化，減少了棧橋面積636 m2，減少了連梁的數量，共節省了混凝土550 m3，共節約施工成本55萬元。

6.2 主要社會效益

該工程基坑圍護采用鉆孔灌注樁結合二道鋼筋混凝土支撐的圍護形式，東、北、南側采用三軸水泥攪拌樁止水，西側采用高壓旋噴樁止水的形式。總體來說，整個基坑在施工過程中始終處于安全受控狀態，因此，該圍護體系是成功的。

由于2010年上海世博會的召開，該工程施工區域周邊道路在2010年4月至11月禁止土方外運，而現場場地小，無堆土的條件，如果在3月底前無法完成土方開挖工程將會導致停工8個月，對總工期的完成帶來致命的打擊，根本無法完成對業主的承諾。通過圍護形式的優化，在短短4個月內克服了重重困難，完成了多種圍護形式的施工和5萬方的土方開挖，順利保住了3月底這個重要的節點，使該工程在世博期間仍能正常施工，為確保2011年8月準時竣工打下了堅實的基礎。

信息化施工在基坑施工過程中取得了成功，在日常的施工過程中加強對各項監測數據綜合分析，找出產生原因并制訂相應對策，及時預測下道工序的影響，優化施工從而保證了基坑及其周圍環境的安全，切實達到了信息化施工的目的。

因此，緊鄰高壓線的深基坑施工安全技術研究具有十分積極的意義，必將推進我國類似工程的建設技術和水平。

7 主要創新點

（1）基坑西側緊鄰1萬伏高壓線，在施工過程中對高壓線路的保護，在高壓線不入地、不移位的情況下對止水帷幕進行選擇，采用樁架較低的高壓旋噴樁代替常規的樁架較高的三軸攪拌樁止水。

（2）在西側高壓旋噴樁施工過程中進行全程信息化監測，根據周邊管線的位移情況調整高壓旋噴樁的施工速度，保證深基坑的安全、施工質量及對周邊管線的保護。