高压线塔深基坑支护技术分析

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［摘要］在管廊深基坑附近有一处高压线塔，高压线距地面仅7.5m，不易迁改，管廊深基坑处地下水位高、地下水丰富，基坑穿越由旧黄河改道形成的粉质粘土层，基坑极易出现渗漏，不利于高压线塔加固。针对工程难点，采用双管高压旋喷桩施工的重力式水泥土墙技术对高压线塔进行原位加固，成功解决的高压线下限高施工的问题，避免了对高压线线塔的迁改及停电等外部问题，保证了基坑施工安全。

［关键词］高压线塔、深基坑、限高、重力式水泥土墙

1工程概况

我项目承建的综合管廊沿快速路施工，位于绿化带下方，纳入热力管线、电力电缆等管线。综合管廊断面形式包括双舱式、三舱式，开挖深度7～12m，采用钻孔灌注桩支护。管廊沿线周边环境复杂，存在梁场、企业、管线、高压线塔等重要结构物，征拆协调难度大。场地地貌系第四系冲积平原及浅丘状平原，上部为冲积层粉土及黏性土，中部为冲积形成的黏性土层、强风化泥岩及灰岩。地下水稳定水位埋深2.27m，地下水丰富，主要赋存于3粉土中。

2高压线塔保护的原因

本工程在周边环境调查中，发现有一处35KV高压电缆与管廊斜交，斜交角度73°，高压电缆距地面垂高约7.5m，高压线塔距管廊主体结构约10m，管廊基坑开挖深度12m。受高压电缆安全施工距离影响（竖向安全距离4m，水平方向安全距离3.5m），主管廊及支管廊的基坑维护结构无法正常施工，且现场紧邻河道及梁场，不具备放坡开挖条件。经过调查该高压线为某企业专线，迁改周期过长，严重影响企业生产，另外，根据规划要求，管廊位置也无法调整，为顺利推进管廊施工，项目需对高压线塔进行保护。

3线塔处深基坑技术难点

（1）线塔架设的高压线距地面较低仅有7.5m，扣除安全距离后，施工高度仅有3.5m，现场无法采用水泥搅拌桩、钢板桩、旋挖钻、长螺旋钻、冲击钻等机械设备施工的条件。（2）管廊南侧为河道常年有水，管廊北侧紧靠某工程局的梁场，现场不具备放坡开挖条件。（3）管廊基坑较深、基坑穿越旧黄河改道形成的粉土层、地下水位高、地下水丰富，基坑开挖后基坑易渗漏，地下水流失，线塔易倾斜倒塌。（4）线塔加固期间高压线不断电，需确在不断电情况下的施工安全。

4处理方案

由上述线塔处施工难点分析知，线塔处深基坑支护技术处理的关键是在不断电的情况下进行管廊基坑支护施工，同时避免线塔的不均匀沉降及线塔不滑移。根据线塔基础形式及周边环境，通过多种加固措施比较，提出采用重力式水泥土墙[1]加固处理方案。

4.1加固方案原理

水泥土墙是利用水泥材料作为固化剂，采用搅拌桩、旋喷桩等机械在地基土中就地将原状土和固化剂强行拌合，经过一系列的物理化学反应，而形成具有一定强度、整体性和水稳性的加固水泥土墙体。其应用于基坑支护，采用连续成桩，相互搭接面形成具有同重力式水泥土墙相似的基坑支护作用。重力式水泥土墙基坑支护较适用于软土地区，如淤泥地区、含水量较大的黏性土、粉土地区等基坑工程。

4.2加固处理

4.2.1基坑支护桩基坑开挖深度为12m，开挖宽度6.5m，基坑两侧采用钻孔灌注桩支护，桩基直径0.8m，桩基间距1m，桩顶为1*0.8m的冠梁，桩基嵌入中风化粉砂岩层3m。灌注桩原地面距高压线垂直间距为7.5m，需预留4m安全距离，为保证钻孔灌注桩施工原地面要下挖3m。钢筋笼下放时要分段下放，每段3m。基坑开挖过程中设两道钢支撑，钢支撑采用¢609焊接Q235钢管，t=16mm,支撑水平间距6m，第一道钢支撑设在冠梁中部位置，第二道钢支撑设在管廊顶部0.5m位置处。

4.2.2基坑两侧止水帷幕受高压电线净空高度影响，钻孔灌注桩外侧的止水帷幕采用施工高压旋喷桩施工，高压旋喷桩直径0.6m，施工两排，相互咬合0.2m。为保证桩基施工止水效果，高压旋喷桩采用双管施工方法，水泥采用Po42.5通硅酸盐水泥。止水帷幕桩基长度为与钻孔灌注桩相同。

4.2.3重力式水泥土墙加固止水帷幕外采用高压旋喷桩施工重力式水泥土墙，重力式水泥土墙采用格栅形布置，一般采用双轴或三轴水泥搅拌桩，受高压线影响，采用双管高压旋喷桩施工。桩基格栅网由双排高压旋喷桩互相咬合组成，桩基直径0.6m，相互咬合0.2m。靠近基坑3m浅挖区附近高压旋喷桩桩长7m；紧靠高压电杆处，为稳固线塔并接合现场实际情况，对高压电杆进行局部采用U型加固，高压旋喷桩桩长9m，以线塔为中心对称加固。为保证重力式水泥土墙的整体性，对高压线塔周围的U型加固区采用0.7m厚C30混凝土压顶，内铺双层双向钢筋网，压顶混凝土与开挖边坡的冠梁连在一起，上部冠梁与下部冠梁之间用斜梁连接，斜梁间距4m一道，同时基坑在开挖过程中，冠梁所承担的两侧基坑侧向滑动力通过钢支撑形成内力，在钢支撑相互抵消部分，减小了支护桩承担的侧向推理，使基坑受力更合理，更安全。为避免基坑外部的地表水流入基坑，在加固区外侧设置排水沟，排除地面积水。基坑支护措施见图1、图2、图3。

4.3基坑降水

在支护桩外侧施工双排水泥搅拌桩，形成止水帷幕，桩基长度与支护桩一致，切断外部地下水流入基坑内部。在基坑内部采用疏干井降水，基坑内按6m布置一口疏干井，疏干井降水井埋深L=h+4m（h为基坑深度），井经为0.8m,全孔下直径330/300mmPVC滤水管，滤水管外包层-40目尼龙网，地面下1m井深范围回填直径3~7mm滤料。施工期间地下水应控制在底板以下0.5m，降水满足要求后才可以开挖基坑，基坑降水应保证基坑覆土回填结束。地表在基坑外侧设置截水沟，避免地表水灌入基坑。

4.4变形监测

水准基点：在远离高压电线稳定易保存的地方埋设三个基准点，以这三个基准点做为起算点，按二等水准精度要求联测组成结点监测网。基准点应定期检测，并与附近已知水准点联测以确认起算点的稳定性。高压电线沉降点：在高压电线底部各布设4个沉降观测钉，用于观测高压电线沉降。高压电线倾斜：通过测水平角法或吊垂球法观测对高压电线进行倾斜观测。高压电线位移：通过测水平角法或吊垂球法观测对高压电线进行位移观测。监测周期：自管廊土方开挖期间起至土方回填结束。监测频率：管廊基坑开挖深度≤5m时，监测频率为1次/2d；管廊基坑开挖深度≥5m时，监测频率为1次/1d。监测频率与变形情况紧密相连，当超出规范报警值时，加密监测频率。监测与测试的控制标准为：高压电线沉降，沉降速率≤2.0mm/d；角钢塔塔倾斜度≤10/1000（50m以下高度）。

4.5基坑开挖及回填

土方开挖应严格遵守“分层分段、限时开挖、严禁超挖”的原则，并尽可能对称、均衡地进行土方开挖。应充分考虑施工作业荷载影响，严禁重型机械在基坑边10m范围内行走和作业。土方开挖分层厚度一般控制在2m，软土各分层开挖深度不宜超过1m。基坑开挖期间，加强降水，确保地下水位始终在开挖面标高以下至少0.5m。基坑开挖过程中必须作好基坑内外的截水、排水，防止水对基坑坑壁和坑内土体浸泡，并保证正常施工作业面。在开挖过程中要加强基坑内外地下水位、钢支撑内力、基坑变形、高压线塔、地表沉降等基坑监测，及时将观测数据提供给设计单位指导现场施工。基坑开挖至坑底标高后，应尽量减少暴露时间，及时进行垫层及基础施工，防止坑底浸水和暴露，并及时施做底板和支护桩之间的传力带，确保其紧密衔接。综合管廊在回填时应两侧对称同时回填，其标高应基本相等且高差不得大于300mm，回填顺序应按基底排水方向由底至高分层进行，回填材料分层摊铺，每层压实后厚度不超过250mm。回填土一般选用粘土垫层土料回填，回填密实度在人行道及机动车道下不小于0.95，在绿化带下不小于0.9。

5结论

本工程采用重力式水泥土墙技术有效的解决了紧邻高压线塔深基坑支护问题，给类似工程提供了切实可行的解决案例，主要有以下几点结论：（1）重力式挡墙解决了在不扰动构筑物原状土的情况下，有效对高压线塔地基进行加固的问题。（2）重力式水泥土墙采用格栅网状结构形式，根据《综合管廊基坑支护图集》格栅网采用双排高压旋喷桩互相咬合组成。这种结构形式可以有效的加固土体，使各个小单位既可以独立成块，又可以有效形成有机整体。（3）采用双管高压旋喷桩及冲击钻施工高压线下的水泥桩及灌注桩，通过更换桩基施工设备有效的解决了高压线下限高问题。（4）注重止水帷幕施工质量，避免因构筑物地下水渗漏引起的地表不均匀沉降。（5）加固区地表混凝土、冠梁、斜向支撑、支护桩及钢支撑相互传力，形成了闭合的受力系统，减小了高压线塔的侧向滑移。（6）在土方开挖过程中加强监测，对发生突变的要停止开挖，查明原因采取措施后，才能继续开挖。

参考文献

[1]孙艳文，刘敏．综合管廊基坑支护图集17GL203-1.国建建筑标准设计图集，2017第295185号．

作者：谷崇建 刘承志 陈国康 单位：中国建筑第五工程局有限公司