地下變電站超深基坑綜合施工技術(shù)探討

陳 宏

（四川電力送變電建設(shè)公司，四川 成都 610000）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市的規(guī)模不斷擴(kuò)大，地下變電站在很多的城市中心地帶修建，由于地下變電站具有良好的電磁屏蔽特性，在城市中心地帶修建，很容易被公眾認(rèn)可和接受，一般地下變電站和城市用電負(fù)荷中心區(qū)的輸電距離之間的路程較短，具有很強(qiáng)的覆蓋能力，并且效果直接明顯。雖然地下變電站的優(yōu)勢(shì)很多，但另一方面需要注意的一點(diǎn)是，地下變電站的建設(shè)需要較高的資金投入，成本較高，費(fèi)效比相對(duì)很高。

通過對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)分析和研究表明，地下變電站、半地下變電站、地面變電站的造價(jià)比為5: 2.5-3:1，另外，地下變電站的建造以及后期維修、擴(kuò)建都比較復(fù)雜。從短期來看，地下變電站需要投入巨額的資金，建造成本確實(shí)較高，但從電網(wǎng)的長(zhǎng)期發(fā)展，乃至對(duì)城市的健康持續(xù)發(fā)展來說，對(duì)地下電網(wǎng)進(jìn)行提前的規(guī)劃和布局，是經(jīng)濟(jì)、環(huán)境共同發(fā)展機(jī)會(huì)成本比較小的一種手段。

1 地下變電站超深基坑工程施工的主要特點(diǎn)

地下變電站超深基坑工程的特點(diǎn)在目前主要表現(xiàn)是，深度增加、面積擴(kuò)大、難度上升、風(fēng)險(xiǎn)性提高?；酉蛏钐庨_挖，隨著挖的范圍不斷擴(kuò)大，周邊的建筑物、道路、市政地下管線及地鐵隧道等設(shè)施密集，施工場(chǎng)地更加緊湊，環(huán)境的復(fù)雜敏感性提高，基坑工程的施工風(fēng)險(xiǎn)日趨增加。

1.1 復(fù)雜性

地下變電站超深基坑工程的復(fù)雜是由于它包括土力學(xué)中的很多方面，牽涉強(qiáng)度、變形和滲流等領(lǐng)域，有的基坑土壓力過大導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，有的基坑土中滲流引起土體破壞，有的基坑產(chǎn)生形狀的改變。由于基坑工程的施工涉及很多方面，當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和水文情況對(duì)施工造成影響，相鄰基坑工程的建筑物、道路、市政地下管網(wǎng)及隧道等都具有不同程度的影響，基坑開挖如果防護(hù)措施做的不好，會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生破壞作用。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)性

地下變電站超深基坑作為一個(gè)地下工程，是一種與一般的建筑物不同的特殊工程構(gòu)筑物，由于不均勻的地質(zhì)條件，復(fù)雜的水文條件，給勘察帶來了很大的難度，測(cè)量結(jié)果精確度下降，基坑要選擇合適的支護(hù)形式，基坑開挖作業(yè)更加困難。基坑的風(fēng)險(xiǎn)性隨著開挖的深度和面積的增加不斷提高，基坑的施工時(shí)間都較長(zhǎng)，容易受到天氣和周圍環(huán)境的影響，不利的條件增加了基坑施工的安全隱患，不注意進(jìn)行防護(hù)，容易引發(fā)各種施工的事故。

1.3 時(shí)空效應(yīng)性

科研手段的提高，施工技術(shù)的進(jìn)步，超深基坑的設(shè)計(jì)和施工近年來有明顯的提高，在設(shè)計(jì)和施工的時(shí)候，注重時(shí)空效應(yīng)的考慮。因?yàn)榛娱_挖的深淺程度決定著基坑的穩(wěn)定性，開挖的平面形狀影響著后期是否會(huì)產(chǎn)生變形的情況，基坑存放土體空間的大小影響著土體釋放應(yīng)力的高低。

1.4 環(huán)境效應(yīng)性

超深基坑工程影響的不僅僅是工程自身，隨著基坑的開挖深度增加，引起地下水位的變化，原來設(shè)計(jì)的基坑支護(hù)也會(huì)在各種應(yīng)力的作用下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形和位置移動(dòng)，對(duì)周圍的建筑物、道路、市政地下管網(wǎng)及地鐵隧道等帶來不良的反應(yīng)，可能會(huì)使周邊的建筑物產(chǎn)生地面的沉降、道路開裂、地下管線變形，嚴(yán)重者導(dǎo)致地鐵停運(yùn)?；娱_挖出來的大量土方需要運(yùn)輸，會(huì)給城市道路的交通帶來不便。

2 超深基坑施工中的技術(shù)要素

2.1 基坑開挖的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施

施工前，基坑開挖要按照一定的施工原則進(jìn)行，橫向時(shí)分塊進(jìn)行，豎向時(shí)分層進(jìn)行，要對(duì)開挖的深度進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免圍護(hù)樁在基坑支護(hù)支撐前的過長(zhǎng)時(shí)間暴露，導(dǎo)致變形，開挖后及時(shí)架設(shè)鋼支撐。施工中，在進(jìn)行施工的過程中要及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由于開挖的過程中會(huì)產(chǎn)生意想不到的情況，要不停的頻繁進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)分析研究，根據(jù)掌握的實(shí)時(shí)信息指導(dǎo)工程的施工。施工受地質(zhì)條件和水文條件的影響很大，要對(duì)地質(zhì)情況和水文狀況進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治?，?duì)開挖過程中的地質(zhì)和水文變化及時(shí)掌握，采取應(yīng)對(duì)措施。

2.2 鋼管對(duì)撐失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施

為了防止出現(xiàn)鋼管對(duì)撐中出現(xiàn)的不穩(wěn)定情況，要嚴(yán)格按照前期制定好的施工方案進(jìn)行。在基坑開挖的時(shí)候，挖到哪里就及時(shí)支撐鋼管。運(yùn)用各種機(jī)械作業(yè)的時(shí)候，防止機(jī)器碰到支撐體導(dǎo)致體系破損。進(jìn)行實(shí)時(shí)的工程檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)收斂值出現(xiàn)異常的狀況，及時(shí)對(duì)情況進(jìn)行分析。拆除鋼支撐體系的時(shí)候，監(jiān)控體系的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，一旦出現(xiàn)異常，立即解決。在施工的現(xiàn)場(chǎng)要準(zhǔn)備好各種各樣的應(yīng)急設(shè)備，比如木樁、鋼鋸、釘子等，以防出現(xiàn)異常情況時(shí)不能及時(shí)的處理。

2.3 管線滲漏水造成基坑失穩(wěn)引起坍塌的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施

施工之前檢查井內(nèi)的水量多少，抽干井內(nèi)的積水?；邮┕ぶ?，配備專業(yè)的人員每天檢查開挖后的樁間土土質(zhì)及含水情況，把具體的情況記錄下來。一旦發(fā)現(xiàn)土層含水量增或側(cè)壁出現(xiàn)滲水的時(shí)候，立即上報(bào)部門的管理人員進(jìn)行處理。為意外情況做好準(zhǔn)備，準(zhǔn)備好一定量的袋子、鋼管、木樁、鋼筋等應(yīng)急設(shè)備放在基坑內(nèi)，在緊急的情況下使用。

2.4 建筑物差異沉降超限的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施

實(shí)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)控制，可以及時(shí)掌握具體的情況?？梢栽诮ㄖ锏膲w上布置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，及時(shí)掌握建筑物的傾斜程度和沉降限度，監(jiān)測(cè)到建筑物差異沉降超出限度的數(shù)據(jù)信息時(shí)，立即采取有效的應(yīng)對(duì)舉措。在鋼支撐拆除過程中，加強(qiáng)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控量測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題，立即解決。同樣，在基坑施工的現(xiàn)場(chǎng)要準(zhǔn)備好各種各樣的應(yīng)急設(shè)備，比如木樁、鋼鋸、釘子等，以防出現(xiàn)異常情況時(shí)不能及時(shí)的處理，給工程帶來的損失。

2.5 深基坑抗浮托的風(fēng)險(xiǎn)分析

對(duì)地下變電站的抗拔樁進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，可以根據(jù)情況選用選用不同的樁型，比如擴(kuò)底抗拔樁和樁側(cè)注漿樁等，然后對(duì)這兩種樁型在工程的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試樁，如果樁側(cè)注漿樁抗變形性能優(yōu)于擴(kuò)底抗拔樁， 而且樁側(cè)注漿樁施工周期短，那么， 施工的質(zhì)量就比較有保證，因此，可以選用樁側(cè)注漿樁作為抗拔樁型。此外，還對(duì)深開挖卸荷條件下抗拔樁的受力特征和承載力進(jìn)行研究，通過數(shù)值模擬計(jì)算來查明深層地下開挖對(duì)抗拔樁產(chǎn)生影響力的大小，如果發(fā)現(xiàn)工程對(duì)于等截面樁，其樁基承載力削弱達(dá)50%左右，可以在設(shè)計(jì)施工過程中對(duì)基坑抗浮托計(jì)算采取有效的應(yīng)對(duì)措施。

2.6 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型的注意事項(xiàng)

隨著我國(guó)城市化的不斷發(fā)展，城市的人口增加，規(guī)模擴(kuò)大，為了改變城市的發(fā)展?fàn)顩r，逐漸加大了對(duì)地下空間的開發(fā)和利用。深基坑作業(yè)作為一門系統(tǒng)性的工程學(xué)科，充分利用在對(duì)地下空間的施工之中。由于地下變電站的超深基坑工程開挖的規(guī)模很大，容易受到周邊復(fù)雜環(huán)境的影響，工程的難度和風(fēng)險(xiǎn)性很大。但是近年來，隨著新技術(shù)、新工藝的大量出現(xiàn)，不斷完善了超深深基坑的設(shè)計(jì)和施工，施工的難度和風(fēng)險(xiǎn)性都有所下降，提高了基坑施工的安全性和可靠性，加強(qiáng)了對(duì)地下變電站超深基坑工程的各種管理。

城市深基坑平面結(jié)構(gòu)型式大體可分為圓形、矩形、不規(guī)則形。從力學(xué)角度來說，圓形應(yīng)是首選形式，圓形布置沒有應(yīng)力突變點(diǎn)，在土壓力的作用下， 圓形基坑可以發(fā)揮圓拱效應(yīng)和箍緊效應(yīng)，確保結(jié)構(gòu)的受壓均衡，可以充分發(fā)揮鋼筋混凝土的力學(xué)性能，且基坑整體的穩(wěn)定性較強(qiáng)。矩形和不規(guī)則形由于存在結(jié)構(gòu)拐點(diǎn)， 支護(hù)結(jié)構(gòu)受力較為復(fù)雜， 基坑開挖深度較大時(shí)需設(shè)置多層支撐，容易造成滲漏，抗?jié)B能力較低。

3 地下變電站超深基坑施工的風(fēng)險(xiǎn)控制措施

設(shè)計(jì)是工程施工的藍(lán)圖，合理的設(shè)計(jì)方案是工程施工的先決條件。作為工程的設(shè)計(jì)人員要在提高設(shè)計(jì)水平的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)的前期調(diào)研是是非常重要的，要確保設(shè)計(jì)與實(shí)際情況相符，必須深入實(shí)際，了解情況。在施工的過程中，設(shè)計(jì)人員也要深入現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)實(shí)際情況研究，不斷修正前期的設(shè)計(jì)方案。工程的監(jiān)理部門要對(duì)設(shè)計(jì)的圖紙進(jìn)行重點(diǎn)審核，對(duì)深基坑工程設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)， 確保工程的安全性。

3.2 審查施工方案

工程監(jiān)理對(duì)工程的安全性有重要的作用，要對(duì)施工方案的操作性進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)。制定的施工方案要與施工單位的實(shí)力相匹配，確保有效實(shí)施。審核施工資源的準(zhǔn)備情況，如材料、人力、機(jī)械設(shè)備是否準(zhǔn)備就緒，做好施工之前的風(fēng)險(xiǎn)控制。要確保嚴(yán)格按照施工的方案進(jìn)行，規(guī)范操作，確保安全。整個(gè)深基坑的施工過程以基坑開挖時(shí)空效應(yīng)理論作為指導(dǎo)，充分發(fā)揮信息法施工作用，合理安排工序，確保施工的人性化。

3.3 施工方面

要選擇具有一定施工能力的施工單位承包工程。施工單位根據(jù)自身的施工資質(zhì)、技術(shù)水平、機(jī)械能力、材料情況、人員配備等，衡量是否可以按照施工方案執(zhí)行作業(yè)。因此，施工單位是否具有相應(yīng)的能力，對(duì)各種資源進(jìn)行配置，有效的實(shí)施作業(yè)是考察的關(guān)鍵。在工程施工招標(biāo)的時(shí)候，選擇實(shí)力強(qiáng)、知名度高、技術(shù)和管理水平高的施工承包單位是工程安全建設(shè)的重點(diǎn)。

結(jié)語

[1]劉暉，楊宇，曹玉.地下變電站建設(shè)中的巖土工程問題[J].湖北電力，2011（04）.

[2]朱玉明，張永軍，沈瑞鶴.地鐵車站深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)分析及控制[J].建筑技術(shù)，2011（01）.