高壓線低凈空下深基坑支護設計與施工

方 濤 李朝輝 劉 棟 楊 成 張牡峰

(中建五局第三建設有限公司，四川 自貢 643000)

1 工程概況

1.1 建設概況

某污水處理廠提標改造項目位于自貢市自流井區，為改造現有池體，新建高效沉淀池、反硝化生物濾池、超細格柵、紫外消毒渠、計量渠及尾水泵房等建構筑物；項目建成運營后每天將為自貢市處理10萬t居民生產、生活污水。此次新建施工的高效沉淀池、反硝化生物濾池、紫外消毒渠、計量渠及尾水泵房均位于高壓線下，具體設計概況為：高效沉淀池長55 m，寬28.02 m，最大埋深6.34 m，結構最高處為+1.8 m，建成后最高點距離35 kVA高壓線高度約6.2 m；反硝化濾池長54.6 m，寬為17.24 m，最大埋深為9.12 m，結構最高處為+0.89 m，建成后構筑物最高點距離35 kVA高壓線高度約7.11 m；紫外消毒渠、計量渠及尾水泵房，最大埋深8.82 m，結構最高處為+3.13 m，位于高壓線影響區域外。

1.2 地質情況

1.2.1水文地質

擬建場地所在范圍內無明顯地表水，區域內地表水主要分布在擬建場地東南側釜溪河河水，場地平均標高高于現有河水面約7.0 m，故河水對廠區的影響較小；勘察期間測得地下水埋深3.1 m～8.7 m，其高程分布區間為276.25 m～282.75 m，根據相似地區水位觀測經驗，該區域地下水常年水位變化幅度在1 m～2 m之間。

1.2.2巖土地質

表1 巖土土層及其物理力學指標

1.3 周邊環境

1)基坑西北側和東北側：距離構筑物底板外2 m均為現有圍墻，圍墻外為旱地。

2)基坑西南側：距離構筑物底板外13 m為現狀二沉池。二沉池與基坑之間存在現有污水主管及雨水、自來水管線，施工時支護樁時要對管線進行遷改后方能施工。

3)基坑東南側：臨近原有臨釜溪河衡重式擋墻，距離構筑物底板6 m(最遠)、0 m(最近)。

本基坑支護設計的超載限值15 kPa，基坑邊緣10 m范圍內嚴禁堆放重物或重型機械碾壓,見圖1。

2 基坑支護方案設計

2.1 高壓線概況

構筑物上方三組高壓線均平行位于構筑物上方穿過：一組為35 kVA代沿線，距現有地面最低8 m；另外二組分別為110 kVA舒代南線和代匯線，距現有地面最低13 m；三組高壓線影響范圍幾乎覆蓋整個施工區域。同時，在基坑西北側距離基坑邊16 m為110 kVA舒代南線高壓線塔。

由規范[1]可知，35 kVA,110 kVA高壓線垂直方向安全距離分別為3.5 m,4 m，水平安全距離分別為4 m,5 m，考慮風力影響，造成高壓線左右搖擺，適當增加高壓線安全距離，水平安全距離設置為6 m；致使深基坑內無法安裝塔吊來吊運施工所需的材料、設備，大型機械無法進入施工，嚴重降低施工效率，延誤工期，同時極大增加施工成本[2](包含但不僅限于人工成本、材料運輸成本、機械設備成本等專項措施費)。

2.2 基坑支護方案設計

根據設計施工圖紙，基坑支護結構安全等級為二級，基坑使用年限為1年。場地北側及東北側(即B-C段)因場地空間不足，因此不能采取全放坡方式，同時由于場地北側上空為35 kVA高壓線，不能使用高度較大的設備，因此采用旋噴樁內插H型鋼進行支護。場地東北及場地南西側(C-D段、H-I段、D-E段、G-H段)采用旋挖樁進行支護，場地南東臨河側(即E-F-G段)則采取降高5.12 m后進行高壓旋噴樁內插H型鋼支護施工。

A-B段、I-J段：為施工便道漸變段，兩側高度不大，挖深小于4.0 m，采用網噴支護，邊墻按1∶0.6進行開挖放坡后進行掛鋼筋網、噴射混凝土。待支護強度達到設計強度的70%后方可開挖下一層土層。

B-C段：開挖深度6.34 m，采用旋噴樁內插型鋼支護+預應力錨索。該段基坑上部采用1∶1放坡，放坡高1.2 m，下部采用三排高壓旋挖樁內插HM488×300×11×18型鋼進行支護，型鋼間距為0.80 m；高壓旋噴樁直徑0.6 m，樁間距0.4 m，樁長12.04 m，嵌固段6.90 m，樁頂設0.9 m寬圈梁；外設二道錨索，錨索采用2排4φ15.24 mm高強度、低松弛鋼絞線制作而成，鋼絞線強度為1 720 MPa，總長分別為20.50 m,19.00 m，錨固段長均為12.5 m。

C-D段，H-I段，D-E段，G-H段：開挖深度約為6.34 m，6.92 m，9.12 m，采取排樁支護，樁長分別為19.94 m，21.92 m，18.62 m，旋挖施工，樁距1.6 m，樁徑1.00 m，旋挖嵌固段分別為13.6 m，15.00 m，9.50 m，樁頂設一道1.2 m×0.8 m冠梁，旋挖樁護壁樁樁身及樁頂冠梁混凝土強度C30；考慮施工期間地下水位變幅，在坑外設置3排高壓旋噴樁作為止水帷幕，高壓旋噴樁直徑0.6 m，樁間距0.4 m，樁長9.0 m，9.0 m，12.0 m。其中，G-H段外設一道錨索，錨索采用4φ15.24 mm高強度、低松弛鋼絞線制作而成，鋼絞線強度為1 720 MPa，總長為25.50 m，錨固段長度16.00 m。

E-F-G段：該段由于處于臨河段，且有臨河擋墻，為防止基坑開挖時擋墻內傾，將擋墻鑿除降高5.12 m至高程278.98 m。現狀河水位低于場坪標高約7.0 m，該段開挖至基坑地板高程后基坑地板高程275.98 m低于河床水位約1.6 m。因此為防止河水倒灌并同時起到基坑支護作用，該段降高后采用雙排旋噴樁內插HM488×300×11×18型鋼進行支護，型鋼間距為0.80 m。樁頂設冠梁，坑底設置排水溝。

H-K-L段：基坑開挖深度為9.12 m，與另外2個基坑開挖平臺形成的臨時坡，坡高為2.2 m～2.78 m，采用網噴支護，按1∶0.6開挖放坡后進行掛鋼筋網、噴射混凝土。

3 高壓線下低凈空施工加強技術措施

3.1 高壓線下高壓旋噴樁內插H型鋼施工

1)由于高壓旋噴樁機高度有限(最大高度約2.5 m)，可用于高壓線下正常施工。

2)H型鋼分段進行插入，使用打樁機進行吊裝施打，吊裝高度不能超過4 m，保持與高壓線不小于4 m的安全距離，且打樁機進行吊裝施打時必須有可靠的接地措施。高壓線影響區域內H型鋼分段長度為2 m 3根，3 m 2根；高壓線影響區域外H型鋼分段長度為7 m 1根，5 m 1根；正常施工H型鋼長度為12 m 1根；采用焊接接長，每次接樁焊接時間約35 min。其中，高壓線影響區域總長度40 m，總樁數72根(高壓線影響區域內51根)，因高壓線影響增加型鋼焊接焊縫數225道(51×4+21)，具體施工情況見圖2，圖3。

3.2 土方開挖

因受高壓線限制，高壓線影響區域以內區域土方開挖和外運不得將渣車開至高壓線影響區域以內區域，應采用多臺挖掘機、鏟車等機械在保證滿足安全距離的基礎上，通過倒轉接力轉運的方式將土方倒轉至高壓線影響區域以外，再在基坑邊緣進行裝車外運，避免安全風險。共分為四個區域對基坑內土方進行接力轉運，其中內轉次數為1次～4次。其中一區土方約為2 623.9 m3，內轉4次；二區土方約為4 666 m3，內轉3次；三區土方約為4 904.7 m3，內轉2次；四區土方約為3 997.6 m3，內轉1次。

4 施工監測

4.1 全方位視頻監控

在高壓線施工區域現場四角各設置一個視頻監控點，并在圍擋上每隔50 m設置一個監控點；同時，通過手機視頻監控軟件綁定相應監控點監控硬件，以便于項目管理人員第一時間及時掌控現場情況，并在第一時間做出相關處理措施，不留死角并安排專員24 h進行巡查。

4.2 限高紅外預警系統

以路面標高為±0，在基坑西北及東南側35 kVA高壓線影響區域下設置3.5 m高限高桿，在限高桿末端安裝紅外線報警器。限高桿間距4 m，立柱基礎(2×2×1)m，采用C20混凝土澆筑；立柱體系使用直徑48不銹鋼管，在橫桿上連續布置紅外報警裝置，形成密集紅外報警監控網，當有物體碰觸到紅外線時，即發出閃光及警報，警報工作時必須保證現場專職安全人員可第一時間聽到。

4.3 基坑支護監測[4]

本基坑支護工程各個剖面基坑側壁安全等級為二級，其基坑側壁重要性系數r0=1.0，按照規范要求布置監測。施工階段基坑支護結構的水平位移：控制值取為50 mm，報警值35 mm；豎向位移：控制值取為25 mm，報警值取17.5 mm；基坑周邊地面沉降：控制值取為50 mm，報警值取為35 mm。水平位移變化速率控制值為3 mm/d，豎向位移變化速率控制值為3 mm/d，沉降變化速率控制為2 mm/d。

5 結語

以自貢市某污水處理廠提標改造項目為例，對高壓線低凈空下深基坑支護設計與施工問題進行了探討，結合現場實際施工情況，深化了深基坑支護設計及加強技術措施，經工程驗證，其施工質量符合現行規范驗收標準，不僅有力地確保了施工節點目標的實現，降低了安全風險，而且取得了良好的經濟效益，為類似工程提供借鑒。