紧邻高压电力管廊锚杆设计与施工研究

刘 涛 刘焕存 宋 斌

(中航勘察设计研究院有限公司，北京 100098)

近年来，随着我国城市化的高速发展，建设用地越来越紧张，尤其在北京等一线城市，基坑设计与施工受周边环境条件约束越发明显，基坑周边时常埋设有电力井、污水井、自来水井等，基坑设计时需要加设1道～2道锚杆才能达到控制变形的目的，距离基坑较近的周边管井管线给锚杆设计与施工带来较大困难。锚杆设计与施工必须避开这些周边管井和管线，如何安全有效地规避开这些管井管线成为较大困难。汪晓峰等通过数值软件模拟研究了如何保护基坑周边管井管线[1-7]，王守明等介绍了地下综合管廊不均匀沉降的危害及使用锚杆静压桩处理的方法[8-13]，但是对锚杆如何有效避开这些管廊管线的研究较少。本文总结了北京某深基坑东西两侧存在埋设深度(6.0 m～9.0 m)、上下起伏较大(高差2.0 m)，宽度2.5 m，且紧邻基坑边线(4.0 m～10.0 m)的高压电力管廊情况下，锚杆避开管廊的设计与施工处理措施，为类似工程提供参考。

1 工程概况

拟建建筑物是地下2层、地上9层的群体建筑群，基坑深度8 m～10 m，基坑长约320 m，宽约230 m，基坑支护采用桩锚+高压旋喷桩止水帷幕结构体系；其中基坑东西两侧存在电力局的高压电力管廊，距离基坑上口线最近的只有4 m，基坑具体位置及与已建建筑物相对关系如图1所示，高压电力管廊内部图如图2，图3所示。

2 工程地质情况

场地表层为人工填土层，其下为新近沉积层、一般第四系冲洪积层(Qal+pl)，岩性主要以黏性土、粉土、砂土为主，基坑支护影响深度范围内主要由粉细砂及粉质黏土组成。土层主要设计参数如表1所示。

表1 土层主要设计参数

本基坑工程深度范围内存在一层地下水，在坑底标高以上2.0 m～4.5 m，主要含水层为②层粉细砂、②2粉质黏土，地层以及水位见图4。

3 紧邻高压电力管廊区域支护方式机理分析

由于高压电力管廊距离边坡上口线最近约4.0 m，且基坑深度8.0 m～10.0 m,围挡已经建成无法拆除，围挡距离边坡上口线最近1.0 m，无放坡空间，经过计算，采取桩锚+高压旋喷桩止水支护形式，锚杆长度需要在20.0 m以上才能满足建筑物变形及基坑稳定性要求，且锚杆设计标高、角度和锚杆长度需要反复调整来避开高压电力管廊，即考虑锚杆标高降低角度不变锚杆加长，或标高不变角度增大锚杆加长，或标高降低角度增大锚杆长度不变，或标高降低角度增大锚杆加长。

4 基坑支护电管廊锚杆设计方案

基坑高压电力管廊一般区域(电力管廊距离基坑支护上口线10.0 m以上)采用护坡桩+锚杆，护坡桩桩径0.6 m，桩间距1.1 m，锚杆标高27.0 m，角度15°,锚杆总长度20.0 m，自由段5.0 m，锚固段15.0 m；止水帷幕采用三重管高压旋喷桩，桩径0.9 m，间距1.1 m，咬合0.2 m，具体支护方式如图5所示。

基坑西侧边坡上口线距离高压电力管廊最小距离为4.1 m，电力管沟埋深6.7 m，为避免锚杆穿透高压电力管廊及满足基坑变形要求，通过深基坑理正软件和几何图形反复计算和调整，将锚杆设计标高降至26.0 m，角度变大调为25°，锚杆长度增至23.0 m，确定最终设计参数，具体支护方式如图6所示。

基坑东侧边坡上口线距离高压电力管廊距离为6.9 m～9.1 m，电力管廊埋深6.9 m～7.8 m，最小距离6.9 m，埋深7.8 m的锚杆设计原则与西侧锚杆一样，故而东侧选择了最大距离9.1 m，埋深6.9 m的位置，通过深基坑理正软件和几何图形反复计算和调整，设计标高为27.0 m，角度调大为20°，锚杆长度增至22.0 m，具体支护方式如图7所示。

5 紧邻高压电力管廊支护效果评价

东西两侧锚杆在管理人员和施工单位作业人员一对一配合的情况下进行施工，在理论和实践中精准控制锚杆施工标高、倾斜角度和锚杆长度，直至600余根锚杆全部施工完成，期间仅有一根锚杆在施工时碰到高压电力管廊外壁，施工人员及时通知管理人员，在与设计单位及时沟通后，通过修正角度和长度后继续施工，顺利避开高压电力管廊，取得较好的施工效果，如图8所示。

基坑开挖时护坡桩和锚杆会产生一定的变形，变形过大就会对高压电力管廊产生影响，在基坑施工过程中对基坑顶部的竖向位移、水平位移、支护结构深部水平位移和锚杆拉力监测结果进行记录。对水平位移和竖向位移监测分别取3个监测点、连续监测观察1年 的试验数据进行分析对比，研究分析得到支护结构水平位移和竖向位移变化均在2 cm以内，满足设计要求，对高压电力管廊影响较小；支护结构深部水平位移1年以内的变化值在1.5 cm以内，锚杆的拉力变化值逐渐趋于稳定值，且拉力值在80%控制值以内，均表明基坑变形对高压电力管廊的影响在可控范围之内，如图9～图12所示。

在保证基坑支护结构变形符合设计及规范要求的前提下，同时在基坑东西两侧的高压电力管廊井盖附近位置布置监测点，对高压电力管廊的沉降进行监测，取距离基坑位置较近的管廊井盖附近的3个监测点、通过对连续监测1年的试验数据进行分析对比，得到此3处位置高压电力管廊的竖向位移变化在2 cm以内，锚杆施工对高压电力管廊的影响较小，如图13所示。

6 总结与结论

1)为避开高压电力管廊，锚杆设计标高、角度和锚杆长度经过理正软件计算、反复调整，即考虑锚杆标高降低角度不变锚杆加长，或标高不变角度增大锚杆加长，或标高降低角度增大锚杆不变，或标高降低角度增大锚杆加长，确定最终设计参数，取得较好设计效果；2)现场施工采取一对一专人监管模式，施工期间仅有一根锚杆在施工时碰到电管廊外壁，施工人员及时通知管理人员，在与设计方沟通后，修正角度和长度继续施工，顺利避开高压电力管廊，取得较好的施工效果；3)通过对基坑支护结构各监测点1年的时间监测，支护结构水平位移、竖向位移、深层水平位移以及锚杆拉力变化值均在设计要求控制范围以内，且通过对距离基坑周边最近的高压电力管廊的沉降监测，发现周边高压电力管廊无明显变形，施工效果反应良好；4)设计理念与施工过程管控方法取得较好效果，为类似工程提供参考。