地下变电站超深基坑综合施工技术探讨

陈 宏

（四川电力送变电建设公司，四川 成都 610000）

随着经济的发展，城市的规模不断扩大，地下变电站在很多的城市中心地带修建，由于地下变电站具有良好的电磁屏蔽特性，在城市中心地带修建，很容易被公众认可和接受，一般地下变电站和城市用电负荷中心区的输电距离之间的路程较短，具有很强的覆盖能力，并且效果直接明显。虽然地下变电站的优势很多，但另一方面需要注意的一点是，地下变电站的建设需要较高的资金投入，成本较高，费效比相对很高。

通过对相关的数据分析和研究表明，地下变电站、半地下变电站、地面变电站的造价比为5: 2.5-3:1，另外，地下变电站的建造以及后期维修、扩建都比较复杂。从短期来看，地下变电站需要投入巨额的资金，建造成本确实较高，但从电网的长期发展，乃至对城市的健康持续发展来说，对地下电网进行提前的规划和布局，是经济、环境共同发展机会成本比较小的一种手段。

1 地下变电站超深基坑工程施工的主要特点

地下变电站超深基坑工程的特点在目前主要表现是，深度增加、面积扩大、难度上升、风险性提高。基坑向深处开挖，随着挖的范围不断扩大，周边的建筑物、道路、市政地下管线及地铁隧道等设施密集，施工场地更加紧凑，环境的复杂敏感性提高，基坑工程的施工风险日趋增加。

1.1 复杂性

地下变电站超深基坑工程的复杂是由于它包括土力学中的很多方面，牵涉强度、变形和渗流等领域，有的基坑土压力过大导致支护结构的不稳定，有的基坑土中渗流引起土体破坏，有的基坑产生形状的改变。由于基坑工程的施工涉及很多方面，当地的地质条件和水文情况对施工造成影响，相邻基坑工程的建筑物、道路、市政地下管网及隧道等都具有不同程度的影响，基坑开挖如果防护措施做的不好，会对周围的环境产生破坏作用。

1.2 风险性

地下变电站超深基坑作为一个地下工程，是一种与一般的建筑物不同的特殊工程构筑物，由于不均匀的地质条件，复杂的水文条件，给勘察带来了很大的难度，测量结果精确度下降，基坑要选择合适的支护形式，基坑开挖作业更加困难。基坑的风险性随着开挖的深度和面积的增加不断提高，基坑的施工时间都较长，容易受到天气和周围环境的影响，不利的条件增加了基坑施工的安全隐患，不注意进行防护，容易引发各种施工的事故。

1.3 时空效应性

科研手段的提高，施工技术的进步，超深基坑的设计和施工近年来有明显的提高，在设计和施工的时候，注重时空效应的考虑。因为基坑开挖的深浅程度决定着基坑的稳定性，开挖的平面形状影响着后期是否会产生变形的情况，基坑存放土体空间的大小影响着土体释放应力的高低。

1.4 环境效应性

超深基坑工程影响的不仅仅是工程自身，随着基坑的开挖深度增加，引起地下水位的变化，原来设计的基坑支护也会在各种应力的作用下产生结构变形和位置移动，对周围的建筑物、道路、市政地下管网及地铁隧道等带来不良的反应，可能会使周边的建筑物产生地面的沉降、道路开裂、地下管线变形，严重者导致地铁停运。基坑开挖出来的大量土方需要运输，会给城市道路的交通带来不便。

2 超深基坑施工中的技术要素

2.1 基坑开挖的风险预防措施

施工前，基坑开挖要按照一定的施工原则进行，横向时分块进行，竖向时分层进行，要对开挖的深度进行严格控制，避免围护桩在基坑支护支撑前的过长时间暴露，导致变形，开挖后及时架设钢支撑。施工中，在进行施工的过程中要及时进行监测，由于开挖的过程中会产生意想不到的情况，要不停的频繁进行监测，对各种数据信息进行及时分析研究，根据掌握的实时信息指导工程的施工。施工受地质条件和水文条件的影响很大，要对地质情况和水文状况进行严谨的分析，对开挖过程中的地质和水文变化及时掌握，采取应对措施。

2.2 钢管对撑失稳的风险预防措施

为了防止出现钢管对撑中出现的不稳定情况，要严格按照前期制定好的施工方案进行。在基坑开挖的时候，挖到哪里就及时支撑钢管。运用各种机械作业的时候，防止机器碰到支撑体导致体系破损。进行实时的工程检测，如果发现收敛值出现异常的状况，及时对情况进行分析。拆除钢支撑体系的时候，监控体系的围护结构，一旦出现异常，立即解决。在施工的现场要准备好各种各样的应急设备，比如木桩、钢锯、钉子等，以防出现异常情况时不能及时的处理。

2.3 管线渗漏水造成基坑失稳引起坍塌的风险预防措施

施工之前检查井内的水量多少，抽干井内的积水。基坑施工中，配备专业的人员每天检查开挖后的桩间土土质及含水情况，把具体的情况记录下来。一旦发现土层含水量增或侧壁出现渗水的时候，立即上报部门的管理人员进行处理。为意外情况做好准备，准备好一定量的袋子、钢管、木桩、钢筋等应急设备放在基坑内，在紧急的情况下使用。

2.4 建筑物差异沉降超限的风险预防措施

实行实时的监测控制，可以及时掌握具体的情况。可以在建筑物的墙体上布置沉降监测点，及时掌握建筑物的倾斜程度和沉降限度，监测到建筑物差异沉降超出限度的数据信息时，立即采取有效的应对举措。在钢支撑拆除过程中，加强对围护结构的监控量测，发现问题，立即解决。同样，在基坑施工的现场要准备好各种各样的应急设备，比如木桩、钢锯、钉子等，以防出现异常情况时不能及时的处理，给工程带来的损失。

2.5 深基坑抗浮托的风险分析

对地下变电站的抗拔桩进行设计研究，可以根据情况选用选用不同的桩型，比如扩底抗拔桩和桩侧注浆桩等，然后对这两种桩型在工程的现场进行试桩，如果桩侧注浆桩抗变形性能优于扩底抗拔桩， 而且桩侧注浆桩施工周期短，那么， 施工的质量就比较有保证，因此，可以选用桩侧注浆桩作为抗拔桩型。此外，还对深开挖卸荷条件下抗拔桩的受力特征和承载力进行研究，通过数值模拟计算来查明深层地下开挖对抗拔桩产生影响力的大小，如果发现工程对于等截面桩，其桩基承载力削弱达50%左右，可以在设计施工过程中对基坑抗浮托计算采取有效的应对措施。

2.6 深基坑支护结构选型的注意事项

随着我国城市化的不断发展，城市的人口增加，规模扩大，为了改变城市的发展状况，逐渐加大了对地下空间的开发和利用。深基坑作业作为一门系统性的工程学科，充分利用在对地下空间的施工之中。由于地下变电站的超深基坑工程开挖的规模很大，容易受到周边复杂环境的影响，工程的难度和风险性很大。但是近年来，随着新技术、新工艺的大量出现，不断完善了超深深基坑的设计和施工，施工的难度和风险性都有所下降，提高了基坑施工的安全性和可靠性，加强了对地下变电站超深基坑工程的各种管理。

城市深基坑平面结构型式大体可分为圆形、矩形、不规则形。从力学角度来说，圆形应是首选形式，圆形布置没有应力突变点，在土压力的作用下， 圆形基坑可以发挥圆拱效应和箍紧效应，确保结构的受压均衡，可以充分发挥钢筋混凝土的力学性能，且基坑整体的稳定性较强。矩形和不规则形由于存在结构拐点， 支护结构受力较为复杂， 基坑开挖深度较大时需设置多层支撑，容易造成渗漏，抗渗能力较低。

3 地下变电站超深基坑施工的风险控制措施

设计是工程施工的蓝图，合理的设计方案是工程施工的先决条件。作为工程的设计人员要在提高设计水平的基础上，优化设计方案。设计的前期调研是是非常重要的，要确保设计与实际情况相符，必须深入实际，了解情况。在施工的过程中，设计人员也要深入现场，对实际情况研究，不断修正前期的设计方案。工程的监理部门要对设计的图纸进行重点审核，对深基坑工程设计进行严格把关， 确保工程的安全性。

3.2 审查施工方案

工程监理对工程的安全性有重要的作用，要对施工方案的操作性进行严格的把关。制定的施工方案要与施工单位的实力相匹配，确保有效实施。审核施工资源的准备情况，如材料、人力、机械设备是否准备就绪，做好施工之前的风险控制。要确保严格按照施工的方案进行，规范操作，确保安全。整个深基坑的施工过程以基坑开挖时空效应理论作为指导，充分发挥信息法施工作用，合理安排工序，确保施工的人性化。

3.3 施工方面

要选择具有一定施工能力的施工单位承包工程。施工单位根据自身的施工资质、技术水平、机械能力、材料情况、人员配备等，衡量是否可以按照施工方案执行作业。因此，施工单位是否具有相应的能力，对各种资源进行配置，有效的实施作业是考察的关键。在工程施工招标的时候，选择实力强、知名度高、技术和管理水平高的施工承包单位是工程安全建设的重点。

结语

[1]刘晖，杨宇，曹玉.地下变电站建设中的岩土工程问题[J].湖北电力，2011（04）.

[2]朱玉明，张永军，沈瑞鹤.地铁车站深基坑施工风险分析及控制[J].建筑技术，2011（01）.