变电站软土深基坑支护技术及施工

陆 弘

（上海送变电工程公司，上海 200235）

近年来，随着城市电网建设的快速发展，基坑工程的数量不断增加，大量的工程实践积累了丰富的基坑工程设计和施工经验。但是每个基坑都有其特殊性，需根据场地的工程地质和水文地质条件、基坑开挖深度和周边环境条件，选用经济合理的支护形式。

1 工程概况

1.1 变电站软土地深基坑项目

拟建变电站工程位于上海市浦东新区东海农场东首，东大公路南侧，为35kV风电场改扩建工程，也是国家电网公司柔性直流输电重大科技示范工程。该建筑为地下1层，地上3层，建筑物主楼高16.3m，长40.3m，宽28.0m，钢筋混凝土框架结构。地下室总建筑面积为942m2，基础采用筏板，厚0.4m。基坑开挖深5.59m，局部集水井部位开挖深6m。

1.2 土层分布

拟建变电站地处软土地，现场勘察深度范围内地基土由1层素填土；2层灰褐—灰色吹（冲）填土；3层灰色砂质粉土；1层灰色淤泥质粘土；1层灰色粘土；1层暗绿—草黄色粉质粘土；1层草黄色砂质粉土；2－1层草黄色粉砂；2－2层灰黄色粉砂构成。施工现场的地质条件有以下特点：

1）3层灰色砂质粉土大于10m，呈中密状态，场地内均有分布 基坑底部基本位于该层底部，该层土物理力学指标较好，对基坑的稳定性及变形控制较为有利。但该层土渗透系数大，基坑开挖时在动水作用下易产生坍塌、流砂、管涌等不良地质现象，应采取相应的防范措施，尤其是降水、止水，止水帷幕需隔穿该层，以确保安全。

2）1层粉质粘土为硬土层，呈硬塑状，场地内普遍分布，土质较好 该层土各项物理力学指标均较好，对控制基坑踢脚失稳较为有利，但该层土埋深较大，立柱桩可采用该层土作为持力层。

3）场地内浅层地下水属潜水 地下水主要补给来源为大气降水及地表径流，勘察期间测得钻孔中地下水埋深约0.5～1.3m。

1.3 周边环境分析

基坑西侧、南侧为水域，北侧为围墙，东侧为既有房屋。基坑围护结构离既有房屋最大距离约为6m，最小距离约为2m。

2 基坑支护方案选择

2.1 排桩加内支撑的特点［1]

排桩加内支撑的围护形式一般造价高，而且挖土不方便，工期相对较长，在周边环境相对复杂的情况下采用。本工程基坑开挖深度较深，场地条件比较紧张，基坑周边均需考虑作为施工。便道，建议采用排桩加内支撑的围护形式。目前常见的排桩有SMW工法桩［2]和钻孔灌注桩，SMW工法桩具有止水和挡土双重功效，同时型钢可回收重复利用，有利于节约资源，如地下室施工总周期小于半年，围护造价较钻孔灌注桩经济。因此，采用SMW工法桩加内支撑的围护形式。

支撑选型应在安全的基础上，尽可能地考虑有利于土方开挖和提高施工速度，减少整体施工工期和支撑费用。深基坑工程中水平支撑主要有钢筋混凝土支撑及钢支撑两种形式，这两种支撑都是比较成熟的工艺。

钢支撑的突出优点是自重轻，安装、拆除灵活，施工速度快，大大减少了围护体无支撑暴露时间，又可施加和附加预应力，能有效地控制围护体变形，加快了整体施工进度。但其刚度及整体性较混凝土支撑差，钢支撑的稳定性与节点的施工质量关系较大，必须保证节点及连接处的焊缝质量，确保其强度、整体性和平直度，这就对施工质量提出了更高的要求。本工程基坑形状比较规则，且挖地较浅，适宜采用钢支撑。

钢筋混凝土内支撑具有刚度大、变形小的特点，应用范围广，对减少围护结构水平位移，并保护围护体稳定具有重要作用。同时，混凝土支撑布置灵活、施工适用性强，可以预留较大的出土空间，方便土方开挖，减少工期，适用于各种复杂情况和基坑面积较大的基坑工程。此外，混凝土支撑能与挖土栈桥相结合，方便了施工，降低了施工技术措施费。其缺点是混凝土支撑需现场浇注，养护周期较长，且支撑的拆除也较钢支撑复杂。

2.2 水泥搅拌桩重力挡墙的特点［1，3]

深层搅拌桩水泥土重力挡墙在处理淤泥、淤泥质土、粉土等含水量高的基坑围护中得到广泛应用。与其它方法相比，该支护形式具有许多优点：施工时无振动、无噪声、无泥浆废水污染环境；施工操作简便、成桩工期较短、造价较低；基坑开挖时一般不需要设置支撑拉锚，方便挖土；施工工艺成熟，兼备挡土和隔水两种功能，工程造价较低，施工工期较短；挡墙顶部可设置路面行驶施工车辆，而路面结构又可增加挡墙刚度。

水泥土搅拌桩重力坝的缺点主要有：对开挖深度5～6m的基坑，采用该工艺变形较大；对有机质含量高、pH值低、初始抗剪强度甚低的土，加固效果差；基坑开挖深度较深时，水泥土坝体宽度相应增加，要求施工场地足够大；难以贯穿地面或地下土质较好的硬土。

2.3 支护方案的选择

根据本基坑的特点，结合工程地质条件以及相关的基坑设计经验，考虑到造价、工期和施工方便性等因素，基坑采用三轴搅拌桩结合一道内支撑的方式进行围护。紧邻保留建筑边围护桩，采用直径为650＠900的三轴搅拌桩，内插H500×300×18×11的型钢，型钢采用插二隔一的形式。其余三边围护桩采用直径为650＠900的三轴搅拌桩，内插H 500×300×18×11的型钢，型钢采用插一隔一的形式。围护结构内设一道钢管或型钢支撑。

3 降水措施

本工程基坑底位于3层灰色砂质粉土层中，该层透水性相对较好。基坑开挖重点是防止地下水对基坑渗透的可能性及围护和坑底的稳定性问题，必须采取有效的基坑围护及隔水措施。本工程基坑围护采用轻型井点降水，在基坑四周设排水沟，以防暴雨进入坑内。

4 应急对策

为了确保基坑周边环境的安全和正常使用，确保本工程的顺利进展，对可能出现的险情制定了相应的对策。如果发生支撑内力过大，则必须予以加固或增设支撑或斜撑；如果开挖过程中发现围护体变形过大或变形发展速率过快，应立即停止相应范围内的土方开挖，必要时设置应急支撑以控制围护桩的变形；如果出现局部渗水，则采用水泥注浆，或旋喷桩止水帷幕；如果出现围护桩间漏土，则在围护桩内侧用钢筋网喷射混凝土止土；如果施工现场抢险，应具备像草包、钢管、水泥等的抢险应急设备及材料。

5 现场监测

为了确保施工的安全和开挖的顺利进行，在整个施工过程中应进行全过程监测，实行动态的管理和信息化施工。根据众多的深基坑开挖的工程经验，现场监测对掌握基坑开挖对周围环境的影响，以有效科学指导施工，及时调整施工措施，确保周边马路、地下管线和周边建筑的绝对安全。

1）监测内容［4]监测围护结构深层土体位移；监测支撑内力；监测基坑周边的每幢建筑物沉降；监测压顶梁上的沉降及水平位移；监测地下管线；监测立柱桩的沉降。

2）监测要求 对基坑周围环境的监测，应在土方开挖之前就开始进行，并将测得的原始数据以及周围的现状记录在案。一般情况下开挖期间每天观察1次，如遇位移、沉降及其变化速率较大时，则应增加观测次数。

观测数据一般应当天填入规定的记录表格，并及时提供给建设、设计、监理和施工等单位。每天的数据应绘制成相关曲线，如位移沿深度变化曲线，根据其发展趋势分析整个基坑的稳定情况，以便及时采取安全措施［5]。

6 结语

变电站深基坑工程已经于2011年完成，现场监测情况良好，符合预先设定的要求。本文结合上海软土地变电站深基坑工程实践，探讨了多种支护形式在深基坑施工中的应用案例。通过发挥不同支护形式的优点，合理解决基坑支护方案选择时所面临的问题，使基坑支护方案更加合理和经济。