送电线路工程基坑坍塌原因分析及预控措施

王瑞琦

华东送变电工程公司 上海 201803

摘要：随着送电线路电压等级的不断提高，铁塔基础尺寸也随之加大，有单腿方量大、基坑深的特点，基坑坍塌是基础施工过程中影响施工安全的重要因素，通过对基坑坍塌原因的分析，做出预控措施，可有效地避免安全事故的发生，保证施工进度。

关键词：基坑坍塌；放坡；地下水

1.前言

皖电东送淮南至上海特高压线路工程，是我国第一条1000kV双回路钢管塔线路，单基铁塔全高都超过90米，重量超过200吨，相应的基础设计尺寸也加大，某标段共有基础78基，沿线地形主要为平地、河网和山地，地形条件一般，地质情况复杂。其中柔性大板式基础15基，平均每基基础方量300m?，坑深最深5米，基本都位于水田中，地下水位较高，丰水期地下水位0m，枯水期地下水位2-3m。由于基础工程量大，加上当地政策处理较为困难，施工易因受阻暂停，基坑暴露时间长，受雨水多次冲刷和地下水浸泡，容易造成开挖基坑的坍塌事故。下面就这一工程中出现的安全隐患进行详细分析，结合建筑工程中的施工经验，进行防范。

2.基坑坍塌主要原因

2.1地下水的影响

地下水是基坑工程的主要危害，据统计70%以上的基坑事故是由水直接或间接造成的。地下水对基坑稳定性的影响主要有以下几个方面：地下水渗透引起的可能开裂坍塌；基面以下土层发生突涌破坏导致基坑底开裂出线管涌；基坑长时间受地下水浸泡引起土质软化，降低了抗剪强度；地下水渗流入坑内，冲刷带走了土中的粗骨粒，导致土壤空隙比增大，黏聚力降低，抗剪强度也降低。

2.2地表水的影响

地表水主要是指施工场地内的沟渠，施工用水，雨水，从降水井或坑中抽出的地下水等。地表水如排放不当，造成长时间对坑壁附近的浸泡，也会造成坑壁土质软化，但平常施工中往往因为地表水量少影响不明显而被忽略。

2.3放坡施工不规范

施工过程中违反技术规范要求，放坡率控制不好，而且没有准确勘察地质情况，放坡率小于设计值，使坑壁处于不稳定的状态，很容易出现塌方。如果施工场地有限不能满足规范所要求的坡率或者地下水丰富，土质稳定性差，此时一般不考虑坡率法。

开挖尺寸不够时将坡脚挖去，或是在挖通不同土层时，没有根据土壤的不同特性分别放坡，也会使边坡失去稳定性。

2.4基坑开挖堆土不当

开挖施工中为图方便将土或材料堆放距离坑口过近，堆放高度过高，造成对坑壁的静压力大于坑壁抗剪力，坑壁土向坑内滑动坍塌。

另外，施工现场基坑边上堆放料具、机械设备、积土等，机械挖土往往在坑边作业，这样一来就增加了坑边荷载，加上机械震动的影响，给边坡稳定带来一定的影响。

3.基坑坍塌预控措施

施工前需认真对照地质报告核对土质情况，如有明显不符应上报，依照作业指导书中的措施进行防塌方控制。

土方开挖应遵循“分层、分段、分块开挖，先中间后两边，随挖随撑，限时完成”的原则，以缩短开挖时间，减少累积变形为主要控制目标。可采取以下措施

3.1有效降低基坑地下水位

常用的降水方式有明溝排水和抽水井降水。明沟排水法在基坑四角挖集水坑，并在基础底板以外0.5m处向外挖排水沟将渗出的水引入集水坑中，用泵抽出，保证施工过程中坑内无水。

抽水井降水法是在准备施工的基坑外侧一定距离处提前打好一定数量的小水井，其深度大于设计基础坑深，在井内放置抽水泵降水，直至水位降至坑底标高以下再进行施工。

由于采用抽水井法施工需要打井且数量较多，发电机、施工水管，抽水泵等设备投入多，前期准备时间长，成本较高，因此对于受地下水浸泡不易出现基坑坍塌的土质，基坑降水可优先采用明沟排水法。对于土质较差，在水中浸泡下容易坍塌的基础及出水量大明沟排水无法满足要求的基坑，可选用抽水井法进行降水工作。

基坑内抽出的水应排至距基坑不小于30m位置，防止水又渗入坑壁土中引起坍塌。

暴雨来临之前所有边坡应铺设塑料膜防止雨水冲刷，同时在坡脚设置水泵抽水，防止坡脚被水浸泡。

3.2采用合理的放坡比

由于采用坡率法比采用支护结构具有成本低工期短的特点，在基坑开挖时可优先采用坡率法施工，开挖边坡具体要求如下表所示：

表一

土质类别 砂土、砾土、淤泥 砂质粘土 粘土、黄土 硬质粘土

深宽比 1：0.75 1：0.5 1：0.3 1：0.15

在实际施工时，放坡宽度值一般不小于表中数值，为保证边坡稳定还可适当加大放坡宽度。普通土质基坑可按下图1所示进行放坡。当土质较差或因地下水影响造成土壤抗剪力不足时，可加大坑口宽度，按阶梯形状向内分层放坡开挖，知道设计要求深度，如图2所示。各层台阶的高度和放坡宽度可根据现场情况控制。

对于土质较差采用井点法降水及分层放坡后仍出现塌方的基坑，可用木桩或挡土板对坑壁进行加强，在基坑周围打下3-5m长的木桩或钢管，间距可按2m布置。桩外侧设置木板或者装有土的编织袋等，桩之间用横杆进行连接，在桩头部位加拉线与地面的板桩连接，以防止木桩或钢管向坑内倾倒。

施工期间要及时对支撑施加预应力，随着基坑开挖深度的增加，做好支撑预应力的附加工作。还需加强对支撑的观察，如钢支撑失稳前一般有拱起侧弯或下沉的先兆，应迅速采取加固或补撑措施。

3.3基坑周边设置护栏

防护栏杆应由上、下两道横杆及栏杆柱组成，上杆离地面高度1.0-1.2 m。下杆离地面高度0.5-0.6m，并加挂安全网，横杆长度大于 2.5 m时必须加设栏杆柱。栏杆柱可采用钢管打入地面，埋深0.5-0.7m，钢管离边口的距离不应小于0.8 m；当基坑周边采用板桩时，钢管可打在板桩外侧，以保证坑边作业的人身安全。

3.4其他措施

机械挖土的挖掘机械作业位置必须牢固，作业半径内严禁站人。进人现场的作业人员必须戴安全帽。

钢管堆放的两侧设立柱，堆放高度不超过1m。

水泥堆放的地面垫平，堆放高度不超过12包。

圆木和毛竹堆放的两侧设立柱，堆放高度不超过2m，并有防止滚落的措施。

线盘放置的地面平整、坚实，滚动方向前后均掩牢。

基坑需要停工较长时间，应在平台、基坑边和坡脚设置排水明沟和积水坑，并派专人抽水值班，必要是对基坑边坡面进行喷射素混凝土保护。

基坑开挖结束后要及时进行垫层和底板的浇筑，将对坑底土体的隆起起到很大限制作用。并且基坑开挖到底后这一段时间为坍塌风险最高期。

4.总结

总之，加快施工进度，降低无支撑暴露时间是控制基坑变形、保障基坑安全的重要环节。深基坑施工要严格执行规范及有关规定，从技术上采取周密的防护措施，并保证防护措施落到实处，从而保证施工全过程的安全。

参考文献：

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[2]李一玮，基坑坍塌常见原因的分析及预防措施 [J]，建筑安全，2005年，第7期。

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[4]李志平，基坑降水引起的地面沉降分析 [D]，中南大学，2008年。