高压电网改线工程中电力隧道基槽支护施工关键技术研究 ——以龙岩市洋潭片区为例

倪金丰

（龙岩市吉城建设有限公司，福建 龙岩 364000）

随着我国科技飞速发展，使得我国在现代化建设的发展中，需进行更多大规模的工程项目建设。其中在电力行业的高速发展，会经常对一些项目进行电网的整体性改造，因此为了保障建设的科学合理性，就要有明确改造方案及对特殊工艺的具体施工要求，保障施工建设的顺利进展。

1 工程概况

龙岩市洋潭片区高压电网改线工程（一期）位于龙岩市新罗区。该工程在龙岩大道东侧220kV庄曹Ⅰ路和220kV庄曹Ⅱ路线路下方各立1基钢管杆（改15），之后开始下地缆化，两回电缆同通道沿洋潭路往西敷设至龙工北侧新立改16钢管杆（两回同塔）。本工程新建2.6m（净宽）×2.2m（净高）电力隧道1425.6m；拟建的电力隧道设计埋深为现状地面以下5.5m左右，根据现有地势及电力隧道底板、垫层等因素，电力隧道基坑开挖深度基本达6m以上，为深基坑开挖，达到重大危险源等级，对基坑支护要求严谨，且需经过专家论证。因本工程施工战线长，涉及的干扰因素多，如跨河、高压电干扰、土质问题等，基坑支护工艺也因此采用了多种工艺相结合的方式，经现场实践，这些工艺具有一定的安全性、实用性。

具体分为3种情况：①土质良好段，直接工字钢支护；②跨河段，采用高压旋喷桩处理地基再进行工字钢支护；③高压线下基坑支护采用旋挖钻孔放置工字钢再填碎石并注浆[1]。

2 施工现场勘查

首先，拟建设的220kV电力隧道位于现有洋潭路道路下方，存在着较为复杂的地下管线，因此在施工前，应进行全面的地下管线普查，并标明各管线位置及走向，出具详细有效的地下管线保障施工方案，对施工过程中可能发生的各种危险性问题（如燃气管道、军用光缆等）进行预判并有相应的应急措施，保障后续的改造工程顺利进行[2]。

其次，电力隧道施工范围内的地下水环境，基本上受到大气降水的下渗影响，以及受到邻近含水层的土质影响，形成向东肖溪渗流的趋势。勘查人员对施工现场进行了详细勘查之后，发现水位的埋深程度为2.7~2.8m之间。之后测试得出的水位埋深程度为1.6~5.1m之间。另外，在对地形以及地貌进行详细勘查之后，使得整体的预测水位在全面的变化程度为1~3m之间。

3 电力隧道基槽支护施工关键技术

3.1 工字钢桩施工

工字钢施工流程：施工准备→工字钢位置的定位放线→安装导梁→施打工字钢→围檩安装→拆除导梁→内支撑安装→挖土→结构主体施工→回填→拔除工字钢。

（1）施工前工字钢校验。施工前应对工字钢进行外观及材质检验，对不合格的工字钢进行矫正。外观检验包括表面缺陷、长度、宽度、高度、厚度、端头矩形比、平直度等内容。材质检验是对工字钢进行化学成分分析，构件的拉伸、弯曲试验等内容。同时，工字钢桩为多次周转使用的材料，在使用过程中会发生板桩的变形、损伤，使用前应进行矫正与修补[3]。

（2）打桩机的选用。打桩机采用振动锤沉桩。工字钢桩施打时，主要以标高控制为主，最终贯入度控制（mm/min）作为校核。当标高达到设计要求后，而与最终贯入度相差较大时，采取更换更长工字钢桩进行插打，直到贯入度小于5cm/min的要求。

（3）导架安装。为保证工字钢水平轴线和垂直度，控制桩的打入精度，预防工字钢变形弯曲和提高打入效率和贯入能力，按设计要求需设置导架，即“施工围檩”。

导架通常由导梁和导桩等组成，采用单层双面导架（图1）。导桩的间距一般为2.5~3.5m，双面导梁之间的间距一般比板桩墙高度大8~15mm。

图1 单层双面导架示意图

导架的位置不能与工字钢桩相碰。导桩不能随着钢桩的打设而下沉或变形。导梁的高度要适宜，要对工字钢施工高度和施工效率有所帮助，施工过程中要用精准仪器控制导梁的位置和标高。

（4）工字钢施工。工字钢施工是基坑支护最关键的工序之一，施工时应注意以下事项：①采用I40C型长12m工字钢支护；②施打前必须对地下管线进行排查，对支护桩中线进行施工放样；③打桩前，应对工字钢进行全面检查，严禁使用变形严重的工字钢，有略微瑕疵的工字钢需矫正后才能使用;④施工时，工字钢斜度不得超过2%，当斜度过大时不能用打拔机斜拉调正，要拔起重新施工;⑤逐根打入工字钢，打入时要保证打入速度，确保工字钢不发生扭曲、歪斜、顿挫，尽量实现相邻工字钢之间接缝紧密。施工时，将工字钢插入导架内，用两根安全绳固定好，防止工字钢晃动，再施打。按先后顺序施打;⑥工字钢按一丁一卯打入，接缝应紧密;⑦打入工字钢后，每天派专人进行检查工字钢。

(5)围檩及内支撑施工方法。本工程工字钢桩围檩拟采用一道或两道支撑，第一道内支撑中心标高位于工字钢桩桩顶下-0.5m或-2.0m位置处；第二道内支撑中心标高位于工字钢桩桩顶下-2.5~4.5m之间，测绘放线、根据桩位开挖沟槽、标出支撑水平标高。围檩及内支撑施工如图2所示。

图2 围檩及内支撑施工示意图

1）基槽土方开挖至沟槽底标高时，及时对钢支撑中心线进行放样，并安装钢围檩和架设钢支撑，尽量避免围护结构变形。应保证钢支撑与钢桩体、钢围檩垂直并按照设计要求对桩体施加预应力。

钢支撑施工流程：支撑入场→牛腿安装→钢围檩安装→钢支撑安装→紧固钢楔→拆除液压千斤顶。①本工程用的钢支撑用φ580的钢管制作，钢管采用法兰盘连接；②钢管、钢管箍、螺栓组合后其表面应作防锈处理；③横撑之间采用高强度螺栓连接，每个螺栓必须复紧确保连接牢固；④纵向钢腰梁就位时，应缓慢放在牛角上，不得有冲击现象出现；

2）钢管内支撑安装方法。用600-600-16钢板制作成边长600mm×600mm的正方形，将钢板与工字钢桩焊接连接结成一体，形成钢支撑托架。在托架上安放由两个工字钢组成的钢围檩。钢围檩施工时应先进行基面残土的清除，并对围檩安装面进行修凿，围檩面与地连墙间留出不小于60mm的空隙浇筑早强细石混凝土，使钢围檩与地连墙之间均匀传力。

3）根据立柱位置，本工程每根钢支撑在地面上分两节拼装，然后在坑内组装成整体，施加预应力。

（6）工字钢桩的拔除。电力隧道施工完毕并回填完后要拔除工字钢桩，拔除前应拟定拔除方法及顺序、拔除时间和拔除后的空隙处理。否则，拔桩过程中振动必然会对周边土质、地下构筑物、临近建筑造成一定的影响，严重者造成一定危害和安全隐患。

拔桩时打拔机应先夹住桩头振动1min左右，松动周边土质，再慢慢提升上拔，要注意打拔机的机械负荷情况，如发现无法提升，应立即停止拔桩，继续夹住桩头振动1min，再打入土体约1m再上拔，反复拔桩即可拔出。

工字钢拔起后留下的孔隙，必须及时回填处理。经设计确认可用1:1水泥砂浆填充，注浆压力不大于0.1MPa，注浆浆液应掺加速凝剂，边拔边灌。

3.2 跨河段基坑支护（高压旋喷桩地基处理后再施工工字钢支护）

本工程跨河段基坑开挖，工字钢桩施工前需对地基进行处理，即采用双管Φ800@600高压旋喷止水帷幕，达到设计强度后再施工工字钢支护。施工前依据施工图结合现场实际对桩位进行编号，形成桩号图。因基坑跨河道，在施作高压旋喷桩和工字钢桩前在距沟槽坑边两侧各10~15m处筑土袋围堰，围堰采用全断面土袋围堰，围堰顶宽1~2m，顶部比施工常水位高出0.5m以上（活水地段应考虑堰体压缩断面后的壅水高度）。

3.2.1 高压旋喷桩

（1）施工准备。①场地平整。施工前应进行管线排查，清理场地内的障碍物并平整、夯实，同时做好设备布置和电力路线布置图，确保施工三通一平。②桩位放样。对旋喷桩位置进行施工放样，布设桩位。③拌浆设备安装及沉淀池设置。旋喷桩施工过程中水泥浆液存在返浆，浆液量达到15%左右。废浆的处置应符合相应的环保要求。现场应设置沉淀池用于废浆处理，当沉淀池内浆液达到一定量时，应由吸污车将废液外运处置。

（2）引孔。采用XY-1型湿作业钻机进行引孔，钻机直径为110mm。钻机进入施工现场，应对钻机进行调平，调整钻机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致。旋喷加固直径为800mm，钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。钻孔深度满足设计深度后，收起钻杆，往相应孔内灌入中粗砂。

（3）注浆。采用双管旋喷机组，设备机组就位后即下插注浆管。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不得超过1MPa，以免压力过高，将孔壁射穿，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。

当喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出。喷射时，先应达到水泥压力不小于20MPa，喷浆后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管。提升是旋转速率约20rad/min，提升速率10~20cm/min，高压空气压力0.7MPa。为保证桩底端的质量，旋喷直径为Φ2mm、流量应大于30L/min的喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转10min左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升。水泥浆的水灰比应控制在0.8~1.5，设计图纸未做特殊说明时，一般取为1.5。旋喷结束后，浆液凝固前，顶部进行静压注浆，防止顶部因浆液凝固收缩而产生凹穴。

（4）钻机移位。旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，且完成顶部进行静压注浆，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将注浆设备机组移位。

3.2.2 工字钢施工（同以上工字钢施工）

3.3 高压线下基坑支护（旋挖钻孔放置工字钢再填碎石并注浆）

本工程有120m长的施工区域与现有110kV高压线相交，高压线下安全操作空间太矮，需将现有地面降低2m，再采用直径500mm旋挖钻机钻孔，孔桩中心间距500mm，成孔后放I40C工字钢并回填碎石再注水泥浆，水泥浆强度达到2.5MPa后，方能开挖。考虑现场施工场地条件和施工安全等因素，高压线下基坑中采用的工字钢支护在基坑回填后不予以拔除。

3.3.1 工艺流程

放线定位→开口埋设护筒→校正桩位→钻机就位→钻进施工→成孔检验→下放工字钢（每3m接工字钢一次）→安装注浆管→回填碎石→注浆水泥浆。

3.3.2 施工技术要点

（1）施工准备。①桩位放样。对旋挖桩位置进行施工放样，布设桩位。

（2）钻机就位。根据施工布置图放置旋挖钻机，钻头对准桩位,调整钻杆垂直度,防止因钻杆晃动引起桩位偏移。同时将深度记录仪初始值归零。

（3）工字钢备料。内插I40C型工字钢焊接连接，工字钢根据设计图纸要求的深度进行下料，切割成每3m一段。

3.3.3 钻孔施工

开始施工时速度缓慢进尺，减少钻杆晃动。当钻进深度至护筒底1m后，可全速连续钻进直至设计桩底标高，清孔后即可终孔。

旋挖钻孔需连续进行，如因故停机必须及时提钻,防止长时间停钻出现塌孔埋钻，钻孔完毕及时进行下道工序施工，否则应对孔口采用钢板临时覆盖，防止安全事故发生，恢复钻孔前必须检查孔内是否出现塌孔现象。施工过程中还应时常观察钻进地质情况，进入特殊岩层时，要严格控制钻进速度，必须缓慢进尺，防止塌孔。

3.3.4 内插管吊装、焊接

内插I40C型工字钢焊接连接，工字钢根据设计图纸要求的深度进行下料，切割成每3m一段，采用8t汽车吊分段吊装，分段焊接详焊接示意图（图3），焊缝保持连续无孔洞、夹渣等焊接质量缺陷。工字钢安放完成后及时往孔内灌入碎石，碎石粒径控制在1~3cm。

图3 分段焊接详焊接示意图

4 结语

综上所述，基坑支护是一种特殊的结构方式，在施工过程中支护是否得当是安全生产的关键，不同的支护方式适用于不同的水文地质条件和有限的施工环境，因此要具体问题具体分析，从而选择最经济最实用最安全的支护方法，多专业结合，提高支护体系的安全系数，它在深基坑或高边坡的施工中得以广泛应用，确保项目建设顺利进行。