深基坑开挖对邻近超高伏电压线影响研究

黄克

（南宁地源市政工程有限公司，南宁 530201）

0 引言

随着城市化的进一步发展，城市建设来到新阶段，由原来的扩展建设变为局部更新。由此也导致出现了大量在密集建筑群中建设的建筑，上海城区大量老旧建筑的更新即属于这一类建设工程。新建建筑紧邻已有建筑的同时，周围分布大量关系城市安全运营的市政工程管线，新建建筑基坑开挖引起的周围地层位移，不仅对邻近建筑产生影响，对周围市政管线也是严重威胁，过大的变形可能导致管线断裂破坏，严重影响城市的正常运行。分析深基坑开挖对邻近管线的影响规律是控制基坑工程施工对管线影响的有效手段。国内外学者和工程技术人员对此做了大量的研究［1-5］。胡潮钢等［6］运用商业有限元软件，建立了青山湖湖底隧道基坑开挖对邻近管线影响的数值模型，分析了基坑支护形式、管线种类和基坑距离的影响。刘学锋［7］以某三角形基坑为例，通过数值模拟的方法研究了基坑开挖对黑河管线的影响。郭晓君［8］分析了狭窄施工场地内深基坑开挖对大直径给水管线的影响，并研究了钢板桩隔离、压密注浆、钢托架倒吊等保护措施的效果。王英楠和王江锋［9］建立了郑州某地铁基坑施工有限元模型，研究了管线与基坑的相对位置对管线变形的影响。过洪赟和赵延林［10］建立了某深基坑工程围护结构-管线-土体三维有限元模型，分析了管线与基坑距离、管线埋深、管线材料性质等因素的影响。郭研辉等［11］运用理论分析和数值模拟相结合的方法，对基坑支护结构，管道受力和变形等进行了分析。可以看出，已有研究大多数是采用数值模拟的方法开展研究，但数值模拟会收到计算机计算能力、材料参数选取和网格划分等的影响，使得计算结果不够精确。现场监测数据能真实反应实际结构和管线在基坑开挖过程中的变形，对分析基坑开挖对邻近管线的影响具有重要的参考意义。文中以上海地区某深大基坑为例，运用现场实测数据分析了基坑开挖对邻近超高伏电压线垂直位移和水平位移的影响规律，为今后类似工程的设计施工提供参考。

1 工程概况

源深路1111号研发楼项目，位于源深路以东、杨源路以北；桃林公园二期项目东至220V源深路变电站、南至杨源路、西至源深路、北至桃林公园一期。基坑总面积为13598m2，周圈边长496m，其中源深路1111号研发楼：基坑面积为5432.2m2，基坑挖深为11.2m；桃林公园二期：基坑总面积为8166m2，基坑挖深为11.2m，基坑平面图如图1所示。研发楼基坑采用地下连续墙+三轴搅拌桩槽壁加固+两道混凝土支撑，局部落深区增加一道609钢支撑；桃林二期公园采用钻孔灌注桩挡土+三轴搅拌桩止水+两道混凝土支撑。研发楼和桃林二期地下结构工程采用同步施工，施工阶段如表1所示。

图1 基坑平面图及超高伏电压线位移测点布置

表1 基坑施工阶段汇总

勘察成果表明，拟建场地地基土属第四纪上更新世及全新世积物，主要由粘性土、粉性土和砂土组成，分布较稳定，一般具有成层分布的特点：第①层填土，上部为碎石、碎砖，局部为混凝土地坪，下部以粘性土为主，含有机质、植物根茎等，土质松散、不均匀；第②层灰黄色粉质粘土；第③层灰色淤泥质粉质粘土；第④层灰色淤泥质粘土；第⑤层灰色粉质粘土；第⑥层暗绿～灰绿色粉质粘土。按照地质时代、水动力条件和成因等类型，拟建场地勘探深度内主要地下水类型为浅部土层中的潜水及深部第⑦、⑨层中的承压水。工程基坑最大开挖深度约12.0m，第⑦层层顶埋深约28.1～29.0m，处于基坑开挖深度2.5倍范围内，第⑦层承压水对工程基坑有一定影响。

高压电力管线为22万伏和11万伏，分别通往世纪大道地铁站、人民广场等，杨源路超高伏电压线到基坑边线最近距离为2.55m，源深路超高伏电压线到基坑边线距离最近为5.25m。电缆沟宽度约1.5m，上部距离地面约0.9m，下部埋深约2m。根据现场物探及开挖情况，电缆沟里面已被水淹没。超高压沟槽断面示意图如图2所示，其下部为混凝土垫层，上部为槽型构件。杨源路、源深路共有3个检修井，检修井为混凝土结构，根据现场开挖情况，现其内部水位同地下水齐平。超高压管线引起参建各方高度重视，保护要求如下：

图2 超高伏电压线电缆沟

（1） 管线上部不得有施工机械等重物碾压，施工过程中绝不容许机械开挖碰撞。

（2） 现场已经根据超高压要求，设置了地面防护网，防止机械随意进入电缆保护区。

（3） 杨源路及源深路大门区域，车辆通行将制定专项车辆通行方案。

（4） 为便于后期检修，超高压管线沟槽内禁止进入泥浆。

（5） 超高压将采取必要的技术方式，包括事先调松管线等保护措施，防止变形引起的管线受到不良影响。

（6） 按照权属单位的要求，针对超高压电力管线进行全过程监测，必要时实施加密监测。

2 监测方案

文中主要研究基坑开挖对超高伏电压线的影响，因此这里仅介绍超高伏电压线的监测方案。

超高伏电压线监测点布置，杨源路及源深路采用直接埋设的方法，其他区域采用间接测点埋设的方法。管线距离基坑围护边线15m范围内5m布设1个测点，管线距离基坑围护边线15m范围以外的15m布设1个测点，共布设66个监测点，对超高伏电压线的垂直和水平位移进行监测，监测点布置如图1所示。超高压电力监测报警值为变化速率2mm（连续3d均为2mm），累计预警值为8mm，累计报警值为10mm。累计预警值表示变形达到预警值时，需要重点关注，加大监测频率；累计报警值表示变形达到报警值时，需要上报项目部，采取相关措施进行控制。监测数据以累计报警值为控制指标。

3 监测结果及数据分析

3.1 超高伏电压线垂直位移分析

图3（a）、图3（b）和图3（c）所示分别为杨源路、源深路、灵山路三侧超高伏电压线垂直位移随施工阶段的变化图。

图3 超高伏电压线垂直位移实测数据

从图3（a）、图3（b）和图3（c）可以看出，基坑开挖引起的超高伏电压线垂直位移主要以向下的位移为主，向下的位移最大值接近50mm。同时对比不同开挖阶段的竖向位移可以发现，开挖第一、第二层土引起的向下的垂直位移远小于开挖第三层土体引起的向下的垂直位移，这表明深层土体的开挖卸荷对管廊的竖向位移影响较大。底板浇筑后基本抑制了向下的垂直沉降的发展，说明底板对于控制基坑外土层变形具有重要作用。拆除第一第二道支撑，超高伏电压线垂直位移变化幅度较小，这是由于在拆除支撑的同时也在进行地下结构的施工，地下结构的自重有效的抑制了坑外的土层位移。

同时图3（a）和图3（b）均显示，对于基坑一条边上的测点，位于基坑边中部位置的测点垂直位移显著大于位于基坑边两端位置的位移，这是由于基坑变形的空间效应引起的。角点处基坑两条边成为相互的横向支撑，使得该处的刚度较大，因此坑外土层的变形较小，使得超高伏电压线垂直位移也较小；而边长中点处横向支撑较为薄弱，支护结构变形较大，导致坑外土层位移较大，使超高伏电压线垂直位移也较大。

分析图3（a）可以看出，测点GL18～GL20处的超高伏电压线垂直位移明显减小，结合图1的测点布置图，可以发现测点GL18～GL20处基坑外墙向内有凹槽，该处的超高伏电压线距离基坑外墙较远。同时，图3（b）也表明测点GL59～GL68明显小于其他位置的测点处的超高伏电压线垂直位移，这也是由于该处测点距离基坑边线较远的原因。对比图3（a）、图3（b）和图3（c）可以看出，灵山路一侧的测点的超高伏电压线垂直位移相对于杨源路及源深路侧的超高伏电压线垂直位移较小，仅为杨源路及源深路侧的30%～40%左右，这主要也是由于灵山路侧的测点距离基坑边线较远的缘故。以上规律均表明，距基坑边线距离是影响超高伏电压线垂直位移重要因素，随着距离的增加，超高伏电压线垂直位移明显减小。

3.2 超高伏电压线水平位移分析

图4分别为杨源路、源深路、灵山路三侧超高伏电压线水平位移随施工阶段的变化图。

图4 超高伏电压线水平位移实测数据

从图4中可以看出，基坑开挖引起坑外超高伏电压线出现指向基坑侧的水平位移，且随着基坑开挖略有增加，但趋势并不明显，最大值小于10mm。后期支撑拆除和地下结构施工阶段会引起超高伏电压线水平位移扰动，但没有明确的变化规律。同时对比图3和图4可以看出，超高伏电压线水平位移显著小于超高伏电压线垂直位移，这是由于基坑开挖主要引起坑外土体产生沉降导致的。

对比图4仍可以看出灵山路一侧的超高伏电压线水平位移明显小于杨源路与源深路侧的测点水平位移，表明距离基坑边线距离也是影响超高伏电压线的重要因素，随着距离的增加，超高伏电压线水平位移显著减小。

4 结语

经分析基坑围护结构三侧超高伏电压线测点的垂直位移和水平监测数据，可以得到以下结论：

（1） 基坑开挖引起超高伏电压线产生向下和向内的位移，随着坑内土体开挖卸荷，位移增加明显，水平位移小于垂直位移，且深部土体的开挖，对超高伏电压线垂直位移影响明显。

（2） 由于基坑边线的空间效应，角点处测点的超高伏电压线垂直位移明显小于基坑边中点处测点的超高伏电压线垂直位移。

（3） 测点距基坑边线距离对超高伏电压线垂直位移和水平位移都具有显著影响，随着距离的增加，垂直位移和水平位移均显著减小。