送電線路工程基坑坍塌原因分析及預(yù)控措施

王瑞琦

華東送變電工程公司 上海 201803

摘要：隨著送電線路電壓等級(jí)的不斷提高，鐵塔基礎(chǔ)尺寸也隨之加大，有單腿方量大、基坑深的特點(diǎn)，基坑坍塌是基礎(chǔ)施工過程中影響施工安全的重要因素，通過對(duì)基坑坍塌原因的分析，做出預(yù)控措施，可有效地避免安全事故的發(fā)生，保證施工進(jìn)度。

關(guān)鍵詞：基坑坍塌；放坡；地下水

1.前言

皖電東送淮南至上海特高壓線路工程，是我國第一條1000kV雙回路鋼管塔線路，單基鐵塔全高都超過90米，重量超過200噸，相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尺寸也加大，某標(biāo)段共有基礎(chǔ)78基，沿線地形主要為平地、河網(wǎng)和山地，地形條件一般，地質(zhì)情況復(fù)雜。其中柔性大板式基礎(chǔ)15基，平均每基基礎(chǔ)方量300m?，坑深最深5米，基本都位于水田中，地下水位較高，豐水期地下水位0m，枯水期地下水位2-3m。由于基礎(chǔ)工程量大，加上當(dāng)?shù)卣咛幚磔^為困難，施工易因受阻暫停，基坑暴露時(shí)間長，受雨水多次沖刷和地下水浸泡，容易造成開挖基坑的坍塌事故。下面就這一工程中出現(xiàn)的安全隱患進(jìn)行詳細(xì)分析，結(jié)合建筑工程中的施工經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行防范。

2.基坑坍塌主要原因

2.1地下水的影響

地下水是基坑工程的主要危害，據(jù)統(tǒng)計(jì)70%以上的基坑事故是由水直接或間接造成的。地下水對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響主要有以下幾個(gè)方面：地下水滲透引起的可能開裂坍塌；基面以下土層發(fā)生突涌破壞導(dǎo)致基坑底開裂出線管涌；基坑長時(shí)間受地下水浸泡引起土質(zhì)軟化，降低了抗剪強(qiáng)度；地下水滲流入坑內(nèi)，沖刷帶走了土中的粗骨粒，導(dǎo)致土壤空隙比增大，黏聚力降低，抗剪強(qiáng)度也降低。

2.2地表水的影響

地表水主要是指施工場(chǎng)地內(nèi)的溝渠，施工用水，雨水，從降水井或坑中抽出的地下水等。地表水如排放不當(dāng)，造成長時(shí)間對(duì)坑壁附近的浸泡，也會(huì)造成坑壁土質(zhì)軟化，但平常施工中往往因?yàn)榈乇硭可儆绊懖幻黠@而被忽略。

2.3放坡施工不規(guī)范

施工過程中違反技術(shù)規(guī)范要求，放坡率控制不好，而且沒有準(zhǔn)確勘察地質(zhì)情況，放坡率小于設(shè)計(jì)值，使坑壁處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，很容易出現(xiàn)塌方。如果施工場(chǎng)地有限不能滿足規(guī)范所要求的坡率或者地下水豐富，土質(zhì)穩(wěn)定性差，此時(shí)一般不考慮坡率法。

開挖尺寸不夠時(shí)將坡腳挖去，或是在挖通不同土層時(shí)，沒有根據(jù)土壤的不同特性分別放坡，也會(huì)使邊坡失去穩(wěn)定性。

2.4基坑開挖堆土不當(dāng)

開挖施工中為圖方便將土或材料堆放距離坑口過近，堆放高度過高，造成對(duì)坑壁的靜壓力大于坑壁抗剪力，坑壁土向坑內(nèi)滑動(dòng)坍塌。

另外，施工現(xiàn)場(chǎng)基坑邊上堆放料具、機(jī)械設(shè)備、積土等，機(jī)械挖土往往在坑邊作業(yè)，這樣一來就增加了坑邊荷載，加上機(jī)械震動(dòng)的影響，給邊坡穩(wěn)定帶來一定的影響。

3.基坑坍塌預(yù)控措施

施工前需認(rèn)真對(duì)照地質(zhì)報(bào)告核對(duì)土質(zhì)情況，如有明顯不符應(yīng)上報(bào)，依照作業(yè)指導(dǎo)書中的措施進(jìn)行防塌方控制。

土方開挖應(yīng)遵循“分層、分段、分塊開挖，先中間后兩邊，隨挖隨撐，限時(shí)完成”的原則，以縮短開挖時(shí)間，減少累積變形為主要控制目標(biāo)。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。明溝排水法在基坑四角挖集水坑，并在基礎(chǔ)底板以外0.5m處向外挖排水溝將滲出的水引入集水坑中，用泵抽出，保證施工過程中坑內(nèi)無水。

抽水井降水法是在準(zhǔn)備施工的基坑外側(cè)一定距離處提前打好一定數(shù)量的小水井，其深度大于設(shè)計(jì)基礎(chǔ)坑深，在井內(nèi)放置抽水泵降水，直至水位降至坑底標(biāo)高以下再進(jìn)行施工。

由于采用抽水井法施工需要打井且數(shù)量較多，發(fā)電機(jī)、施工水管，抽水泵等設(shè)備投入多，前期準(zhǔn)備時(shí)間長，成本較高，因此對(duì)于受地下水浸泡不易出現(xiàn)基坑坍塌的土質(zhì)，基坑降水可優(yōu)先采用明溝排水法。對(duì)于土質(zhì)較差，在水中浸泡下容易坍塌的基礎(chǔ)及出水量大明溝排水無法滿足要求的基坑，可選用抽水井法進(jìn)行降水工作。

基坑內(nèi)抽出的水應(yīng)排至距基坑不小于30m位置，防止水又滲入坑壁土中引起坍塌。

暴雨來臨之前所有邊坡應(yīng)鋪設(shè)塑料膜防止雨水沖刷，同時(shí)在坡腳設(shè)置水泵抽水，防止坡腳被水浸泡。

3.2采用合理的放坡比

由于采用坡率法比采用支護(hù)結(jié)構(gòu)具有成本低工期短的特點(diǎn)，在基坑開挖時(shí)可優(yōu)先采用坡率法施工，開挖邊坡具體要求如下表所示：

表一

土質(zhì)類別 砂土、礫土、淤泥 砂質(zhì)粘土 粘土、黃土 硬質(zhì)粘土

深寬比 1：0.75 1：0.5 1：0.3 1：0.15

在實(shí)際施工時(shí)，放坡寬度值一般不小于表中數(shù)值，為保證邊坡穩(wěn)定還可適當(dāng)加大放坡寬度。普通土質(zhì)基坑可按下圖1所示進(jìn)行放坡。當(dāng)土質(zhì)較差或因地下水影響造成土壤抗剪力不足時(shí)，可加大坑口寬度，按階梯形狀向內(nèi)分層放坡開挖，知道設(shè)計(jì)要求深度，如圖2所示。各層臺(tái)階的高度和放坡寬度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況控制。

對(duì)于土質(zhì)較差采用井點(diǎn)法降水及分層放坡后仍出現(xiàn)塌方的基坑，可用木樁或擋土板對(duì)坑壁進(jìn)行加強(qiáng)，在基坑周圍打下3-5m長的木樁或鋼管，間距可按2m布置。樁外側(cè)設(shè)置木板或者裝有土的編織袋等，樁之間用橫桿進(jìn)行連接，在樁頭部位加拉線與地面的板樁連接，以防止木樁或鋼管向坑內(nèi)傾倒。

施工期間要及時(shí)對(duì)支撐施加預(yù)應(yīng)力，隨著基坑開挖深度的增加，做好支撐預(yù)應(yīng)力的附加工作。還需加強(qiáng)對(duì)支撐的觀察，如鋼支撐失穩(wěn)前一般有拱起側(cè)彎或下沉的先兆，應(yīng)迅速采取加固或補(bǔ)撐措施。

3.3基坑周邊設(shè)置護(hù)欄

防護(hù)欄桿應(yīng)由上、下兩道橫桿及欄桿柱組成，上桿離地面高度1.0-1.2 m。下桿離地面高度0.5-0.6m，并加掛安全網(wǎng)，橫桿長度大于 2.5 m時(shí)必須加設(shè)欄桿柱。欄桿柱可采用鋼管打入地面，埋深0.5-0.7m，鋼管離邊口的距離不應(yīng)小于0.8 m；當(dāng)基坑周邊采用板樁時(shí)，鋼管可打在板樁外側(cè)，以保證坑邊作業(yè)的人身安全。

3.4其他措施

機(jī)械挖土的挖掘機(jī)械作業(yè)位置必須牢固，作業(yè)半徑內(nèi)嚴(yán)禁站人。進(jìn)人現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)人員必須戴安全帽。

鋼管堆放的兩側(cè)設(shè)立柱，堆放高度不超過1m。

水泥堆放的地面墊平，堆放高度不超過12包。

圓木和毛竹堆放的兩側(cè)設(shè)立柱，堆放高度不超過2m，并有防止?jié)L落的措施。

線盤放置的地面平整、堅(jiān)實(shí)，滾動(dòng)方向前后均掩牢。

基坑需要停工較長時(shí)間，應(yīng)在平臺(tái)、基坑邊和坡腳設(shè)置排水明溝和積水坑，并派專人抽水值班，必要是對(duì)基坑邊坡面進(jìn)行噴射素混凝土保護(hù)。

基坑開挖結(jié)束后要及時(shí)進(jìn)行墊層和底板的澆筑，將對(duì)坑底土體的隆起起到很大限制作用。并且基坑開挖到底后這一段時(shí)間為坍塌風(fēng)險(xiǎn)最高期。

4.總結(jié)

總之，加快施工進(jìn)度，降低無支撐暴露時(shí)間是控制基坑變形、保障基坑安全的重要環(huán)節(jié)。深基坑施工要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范及有關(guān)規(guī)定，從技術(shù)上采取周密的防護(hù)措施，并保證防護(hù)措施落到實(shí)處，從而保證施工全過程的安全。

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