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摘要：為了降低市政道路電力管線遷改施工安全風險，本文依托某高速公路清湖南段市政道路工程110kV電力管線遷改工程，在遵循相關評估政策的前提下，通過有限元分析評價該工程中基坑開挖對橋臺樁基的影響，分析結果表明，橋梁樁基最大變形其水平位移均滿足相關規(guī)范的要求，并結合相關經(jīng)驗，提出了相應的施工安全控制措施，為后續(xù)類似市政道路電力管線遷改施工風險評估提供一定的理論指導。

關鍵詞：橋梁樁基；電力管線遷改；施工；安全評估；控制

1工程概況

為配合某高速公路清湖南段市政道路工程建設，將影響道路、橋梁及綜合管廊建設施工的現(xiàn)狀110kV騰民Ⅰ、Ⅱ線及110kV龍恒Ⅰ、Ⅱ架空線進行遷改處理。主要工程量包括：改建電纜溝3002m、新敷設1×800型號電纜4220m、1×1200型號電纜19150m、新建鐵塔2座、拆除鐵塔7座、拆除架空導線28.26t。本工程A50-A51段110m10kV電纜溝改110kV電纜綜合溝，沿五和大道東側人行道從某高速橋底穿越。改10kV電纜溝為110kV電纜綜合溝，開挖寬度2.1m。施工區(qū)域為人行道，不存在占用機動車道情況。穿越橋底長度約45m，離橋墩距離0.3m，開挖深度2m。項目位置見圖1。

2工程地質及水文地質

2.1工程地質

場地范圍內(nèi)揭露地層自上而下依次為：人工填土（素填土、雜填土、人工填石），其下為第四系新近湖積淤泥質黏土、全新統(tǒng)沖洪積粉質黏土、淤泥質土、礫砂，上更新統(tǒng)湖沼沉積淤泥質黏土，晚～中更新統(tǒng)坡積黏土，中更新統(tǒng)殘積礫質黏性土，構造巖及燕山期全～微風化粗?；◢弾r。各巖土層的工程特性如下：①人工填土層：本線址揭露的人工填土層有素填土、雜填土、人工填石。素填土呈松散狀或稍經(jīng)壓實，開挖后需進行承載力及變形驗算，不能滿足要求時需進行處理；雜填土及人工填石，呈松散狀，未經(jīng)處理不宜作為路基持力層，作為基坑開挖坑壁土體時，易坍塌。②第四系新近湖積淤泥質黏土層：本線址范圍內(nèi)零星分布。該層土屬靈敏性較高的軟土，土的工程性質差，開挖時易變形、滑塌，土的可挖性等級為Ⅰ級。該層失水固結后易造成地面發(fā)生沉降、建筑物開裂、傾斜。施工時應重點做好防護措施，充分注意該層較差的物理力學性質對工程的影響。③粉質黏土層：本線址局部有分布，呈可～硬塑狀態(tài)，土的工程性質一般，開挖時可能產(chǎn)生變形、滑塌現(xiàn)象。就作為基底土層時需進行承載力及變形驗算，不能滿足要求時需進行處理。④礫砂層：本線址局部分布，為賦水地層，地層滲透性為弱～中等。施工時可能產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，進而引發(fā)地面沉降，基坑開挖時，該層會出現(xiàn)基坑突涌、流沙、坑壁崩塌等現(xiàn)象，造成基坑坍塌等施工事故。開挖時應做好支護、支撐措施。礫砂層作為基底土層時需進行承載力及變形驗算，不能滿足要求時需進行處理。⑤坡積黏土、殘積礫質黏性土、全風化巖：該層土承載力較高，變形小，土的工程性質較好，水理性質差，遇水易崩解，承載力降低，出現(xiàn)砂土性質，容易出現(xiàn)流沙、管涌現(xiàn)象。在無支撐開挖時可能出現(xiàn)崩塌、拱頂塌落的現(xiàn)象，開挖時應做好支護、支撐措施。小，工程力學性質較好，水理性質差，遇水后出現(xiàn)砂土性質，容易出現(xiàn)流沙、管涌現(xiàn)象。開挖時拱頂可能出現(xiàn)塌落、掉塊現(xiàn)象，應做好支護、支撐措施。該層具較高強度，變形較小，厚度較大且較穩(wěn)定，可作為樁基持力層。但遇水浸泡后易軟化，強度降低。⑦中等風化粗?；◢弾r：該層地基承載力高，壓縮變形小，工程力學性質較好。在巖石裂隙較發(fā)育，地下水較豐富，屬較軟巖。該層強度高，可以作樁基持力層，但局部埋藏深，巖面起伏大。⑧微風化粗?；◢弾r：該層地基承載力高，壓縮變形小，工程力學性質較好。巖石裂隙稍發(fā)育，地下水較貧乏，屬于較硬巖。該層強度很高，是良好的樁基持力層，但埋深大。

2.2水文地質

根據(jù)本工程沿線地下水賦存條件、含水介質及水力特征分析，地下水主要有第四系松散層中的孔隙潛水和基巖裂隙水兩種?？紫稘撍褐饕x存表層第四系松散地層中，其主要含水層為填土層和礫砂層，水量豐沛，透水性好?？紫稘撍饕看髿饨邓a給，水位因季節(jié)、降雨變化情況而有所變化?；鶐r裂隙承壓水：基巖裂隙水發(fā)育程度、含水性、透水性，受巖體的結構和構造、基巖風化程度、裂隙發(fā)育程度、裂隙貫通性等影響。由于巖體的各向異性，加之局部巖體破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育，導致巖體富水程度與滲透性也不盡相同。巖體的節(jié)理、裂隙發(fā)育地帶，地下水相對富集，透水性也相對較好，反之亦然?？傮w上，基巖裂隙水發(fā)育具非均一性?；鶐r裂隙水主要賦存于巖石強、中等風化帶中，全風化巖及土狀強風化巖含水弱，富水性差，微風化巖的導水性和富水性主要受構造裂隙控制，具各向異性。另外，巖體破碎帶含水量相對較豐富。根據(jù)本次勘察地表水試樣水質分析結果，線路內(nèi)地表水腐蝕性綜合評定如下：對混凝土結構具微腐蝕性，對混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性。

2.3110kV電力管溝開挖設計方案

本工程為110kV電力管溝開挖，開挖斷面為寬2.1m，深2.0m，采用厚度20mm鋼板支護，用φ100mm的鋼支撐兩側鋼板，立面每隔0.5m設置一道，平面每隔1.5m設置一道，其支護結構斷面示意圖見圖2。

3評估政策依據(jù)

為加強涉路工程建設和管理，促進公路事業(yè)發(fā)展，保障公路工程可靠、運營安全，與環(huán)境協(xié)調(diào)，可持續(xù)發(fā)展，國家、交通部以及各級地方政府和相關行業(yè)部門頒布了一系列法律、法規(guī)和規(guī)范標準。與本項目安全性評估相關的主要法律法規(guī)和規(guī)范標準有：《廣東省涉路工程許可安全技術評價辦法》、2011年7月1日施行的《公路安全保護條例》《中華人民共和國公路法》《路政管理規(guī)定》《公路工程技術標準》（JTGB01-2014）以及《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB50268—2008）。上述一系列的法律法規(guī)和規(guī)范標準中對市政道路電力管線遷改中所涉及的管線埋設深度、交叉角度、橋下穿越時周邊橋墩的水平凈距等，以及相關的設計和施工方案、技術評價報告、應急方案等評價標準都有明確的規(guī)定。

4電力管線遷改安全評估

秉承公正、客觀、科學的立場，遵循“安全、經(jīng)濟”的原則，對110kV電力管溝開挖對某高速公路（東段）上碎石路分離式立交橋橋梁樁基安全性進行評估。

4.1周邊環(huán)境分析

距離某高速公路（東段）上碎石路分離式立交橋橋墩最近約0.3m，該橋梁上部結構為4×20m裝配式預應力混凝土空心板。半幅橋橫向布置12片板，板高0.90m。下部結構橋墩采用三圓柱墩，灌注樁基礎；橋臺采用樁柱式橋臺，灌注樁基礎。管溝與橋墩示意圖見圖3。

4.2基坑開挖對橋梁樁基影響的評估分析

通過建立有限元模型計算基坑開挖前后樁頂位移變化情況，分析基坑開挖對樁基的影響。土層采用摩爾庫倫彈塑性模型，建立有限元分析模型進行計算，模型寬度約30m，地層深度約30m，樁長20m，樁徑1.2m。分析過程主要分為以下幾個階段：①初始地應力；②樁基施工（添加橋梁荷載）；③鋼板樁施工；④開挖第一層土；⑤施做第一道支撐；⑥開挖第二層土；⑦施做第二道支撐，直至施做第三道支撐并開挖至基坑底。由于分析模型尺寸較大，僅截取基坑部分進行展示。橋梁樁基豎向位移云圖見圖4。

4.3分析結果

基坑開挖引起橋梁樁基最大水平位移為-2.0mm，最大沉降為-0.7mm，開挖后橋梁樁基水平向位移云圖見圖5。橋梁樁基變形計算結果見表2。

5施工安全控制措施

5.1變形控制要求根據(jù)不同規(guī)范及工程經(jīng)驗，結合本工程某高速公路（東段）上，20m橋跨碎石路分離式立交橋，位移控制指標如表3所示。

5.2加強現(xiàn)場監(jiān)測及預警

5.2.1臺風季節(jié)雨季風險監(jiān)測及預警臺風或強降雨天氣要做好現(xiàn)場巡視、監(jiān)測等工作，指派專人值班，及時掌握施工現(xiàn)場情況、現(xiàn)場監(jiān)測以及巡視情況等，并在巡視過程中做好安全防護措施；增加現(xiàn)場監(jiān)測頻率，及時反饋監(jiān)測信息，如有異常的情況及時發(fā)送預警，結合數(shù)據(jù)變化原因和辨別下階段變形趨勢進行分析，并提出相關施工建議；成立搶險應急小組，準備好設備、物資以及人員，加強信息反饋，保持應急狀態(tài)，如有險情第一時間進入搶險現(xiàn)場，保障工程的安全。5.2.2施工過程風險監(jiān)測及預警當在監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)險情時，應遵循“迅速、準確”的原則，及時通知業(yè)主和監(jiān)理，并在第一時間組織和調(diào)動應急響應小組人員、設備、車輛到達工地現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，并組織相關專家對基坑的現(xiàn)況做出分析，采取合理的監(jiān)測加密方案，并督促土建承包商采取相應搶險方案；指派有經(jīng)驗的監(jiān)測人員駐現(xiàn)場，加大監(jiān)測頻率直到險情得到控制，危險解除，可以施工為止。

6結論

通過上述分析，本文根據(jù)某高速公路（東段）上碎石路分離式立交橋竣工資料、工程地質及水文地質資料以及110kV電力管溝開挖設計方案，通過有限元軟件分析模擬基坑開挖對某高速公路（東段）上碎石路分離式立交橋橋墩影響。通過分析結果表明，橋梁樁基最大變形其水平位移為-2.0mm，沉降為-0.7mm，滿足相關規(guī)范的要求。為此，針對此次施工安全風險評估提出以下兩點建議：①施工階段根據(jù)設計文件和本評估報告，制定專項施工方案、意外險情處置及應急預案，采取切實有效措施保障施工階段橋梁結構的安全。②施工期間應加強橋梁樁基的變形監(jiān)測，確?，F(xiàn)場施工安全。

參考文獻：

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作者：王斌彬 單位：深圳高速工程檢測有限公司