沙漠地区支柱基础塌方应对方案

1.  前言

近几年来我单位通讯，电气化专业在西北地区很大程度上都涉及到沙漠基础施工。由于沙漠的区域特性，新材料，新技术，新理论和新施工工艺的应用以及沙漠基础工程规模的不断扩大和超大结构的采用等，导致通讯铁塔及软横跨基础方面出现许多新的问题，致使这类涉及大量沙土问题的工程施工过程中的不确定因素加大。
土木工程内容广泛、综合性强。基础建设会改变地层中原有的应力状态，应力状态的改变会引起一系列的变形、强度、稳定性问题。因此在基础施工之前必须进行工程地的地质勘查，正确掌握和了解地层的形成过程、结构、构造、水文地质情况、不良地质现象，仔细研究地层的组成、成因、物理力学性质以外，还需要在此基础上借助力学方法来分析和研究地层中的应力变化，借助力学、工程学、地下水动力学、流变理论以及数值计算方法或手段来研究地质的变形、并对地质进行强度和稳定性分析。
沙土地质师天然的地质历史产物，一般是散碎的沙粒和不连续的土壤组成的介质。性质十分复杂，具有极大的时空变异性。在沙漠基础施工中，其地基或者地质环境几乎不可能完全探知，边界条件和工程施工过程也有很大的影响。因而具有很强的不确定性。这种不确定性包括互补率的破缺，是属于模糊判断的课题。另一方面是因果率的破缺（即因果关系的不确定性，一因多果）,是属于概率，数理统计和混沌学的范畴。对于这样一个复杂的和受众多的因素影响的对象，准确、定位地预测相当困难，依靠纯技术理论和技术技巧预测往往不成功，经验的判断不可或缺。因此，与其它连续介质力学问题不同，沙漠基础仅仅按照纯数学纯力学的观点是很难解决的，如需解决还要结合以往的经验，并根据实际调查及实验。
2.  工程简介
榆横煤化工专用线位于陕西省榆林市榆阳区和横山县境内，从包西线闫庄则车站接轨，线路自车站右侧向南引出，绕避规划的榆林经济开发区物流中心后折向西南，跨西沟村新建公路、绕兔山沿新开沟而上，在新开沟沟头折向西在榆马公路南侧设孟家壕站，出站后进入榆横化学工业园区，设化工南车站，出站后绕纯净水厂跨龙泉墩和榆精高速公路至一期工程设计红点液化厂，线路长31.786km。
3.  基坑塌方的危害与防治
通讯铁塔及接触网软横跨首要任务是进行地基基础施工。地基基础施工作法有正作法与逆作法两种。由于正作法具有直观、可靠、方便和价廉的特点而仍被广泛采用，正作法必须先挖基坑，由于种种原因，基坑塌方时有出现，造成许多不必要的损失和事故。现就正作法基坑塌方的危害与防治介绍如下。 
3.1  基坑塌方的危害 
3.1.1  增加挖方量 
　　    基坑塌方多表现为坑壁失稳，造成坑壁土体沿某一滑动面的土坡坍塌，其塌方 
范围有时波及很大，特别是土的内摩擦角很小的土层和扰动软土，塌方量往往超过预计放坡的边界，会大大增加基坑开挖的土方量。 
3.1.2  危及施工安全 
　　    基坑塌方一般是在土体滑动力矩超过土体的抗滑力矩和支护措施而使土体平  
衡被打破的瞬间发生的，因此，它具有突发性。突然的塌方会使正在施工的人员和机械设备猝不及防而造成掩埋性破坏，不仅使掩埋中的人员压伤、窒息与机械损伤，而且由于坑壁的塌方而造成坑顶下陷，上部机械设备倾倒或损坏，严重危及施工安全。 
3.1.3  地基土受到扰动 
　　    由于基坑的塌方，从而破坏原有土层的平衡，土体沿滑动面涌动使坑顶下陷，   
坑底回弹隆起，导致持力层土层的失稳和破坏，降低持力层的承载能力。 
3.1.4  危及周边建筑物的安全和稳定 
　　    由于坑壁塌方造成基坑周围土体位移、沉陷，而使基坑邻近的建（构）筑物地
基与基础脱空、失稳而导致上部设施和建筑物开裂、倾斜和不均匀下沉；导致邻近公路路面开裂、局部塌陷，从而影响行车安全；导致邻近管道与基础脱空、管沟断裂。 
3.2  基坑塌方的防治 
3.2.1  施工前预控 
　　（1）熟悉该工程的《岩土工程地质勘察报告》，根据挖方深度范围内不同土层的物
理性能和地下水位情况，采取支护与降水措施。 
　　（2）调查分析基坑周边环境，特别是周边建（构）筑物上部结构和地基基础状态      
图，具体测量其与基坑边线尺寸和相对高差。如果基坑深于原有建筑物基础时，还要考虑原有建筑物基础的压力扩散影响，采取保护原有建筑物的措施。 
（3）调查基坑周边的地下设施、地下管线，特别是城市排水管网和直埋电缆、光缆，不仅要查清位置、数量和结构情况，而且要与有关部门协商制订保护措施。 
（4）委托具有相应资质的勘察单位对建筑场地进行基坑探查与处理，对探查结果进行复核与分析，对古井、墓穴进行处理。属于古墓要报告当地有关部门，处理与基坑开挖应相协调。 
（5）认真熟悉和消化施工图，核对基础及地基相关尺寸，核对基坑边线与周边环境的关系和尺寸，认真分析相互影响，既要保证设计意图，又要保证邻近建筑物与设施的安全。 
（6）了解基坑周边环境对施工条件的限制，特别是施工噪声、振动和交通的限制，使施工方案落于实处。 
（7）了解基坑施工所需资源条件和施工条件，例如当地气象资料和施工期的天气预报；当地建材市场供应情况；当地土方机械、排水机械的拥有情况；当地排水系统准入情况等。 
（8）如为深基坑，还要看有无深基坑专用设计，否则要提请建设单位委托具有深基坑设计资质的设计单位进行专项基坑支护设计，并按设计编制施工方案。 
（9）在上述资料的基础上编制基础工程施工组织设计或基坑开挖方案，并完成向监理单位的报审工作，以获得进度与经费的认可。 
3.2.2  施工中控制 
　　（1）定位放线包括工程本身的边线、轴线、标高和有关堆场的测定，还包括对周
边环境的测设。例如毗邻建筑物的沉降观测点，毗邻设施的标志，需要大量排水时还要测设排水系统设施等。 
　　（2）必须按批准的开挖顺序和分层高度进行开挖，放坡也应按不同土质放出不同的坡度，必要时要进行边坡防护。 
（3）软土地区或地下水位较高的地区，要遵循方案及时做好地面排水和地下降水工作。地下降水要注意邻近建筑物及设施的沉降，必要时要及时做好截水帷幕和降水回灌的工作。 
（4）在粘性土层中施工时，必须按方案及时支顶防护，严禁掏挖。相邻基坑同时施工应先深后浅，不可心存侥幸，盲目乱来。 #p#分页标题#e#
（5）膨胀土地区基坑开挖要避免雨期施工和防止基坑底部遭受雨水浸泡和日光曝晒。 
（6）基坑挖土施工不得在坑顶任意堆土，停车、挖沟或架设有振动作用的机械。 
（7）坑顶应设截水设施，防止地表水流入基坑冲刷坡面。坡面如过大，宜分段并        在坡脚增设排水沟和集水井，及时抽排地面降水，减少水土流失。 
（8）基坑设计有护坡桩时，要保证护坡桩桩身质量及桩距、桩长、桩径，预制桩打入要保证沉桩深度，两排桩以上时要保证桩排距和相对关系，需要拉锚时要保证锚碇稳固，锚索强度、接头可靠，板桩要接缝正确、严密。 
（9）基坑挖土接近基底标高时，应严密监视和有效控制，防止超挖。如采用机械挖土或在冬期、雨期施工，宜预留20cm厚度不挖，在通知有关验槽人员临场前由人工挖除，同时进行修边，挖排水沟、集水井，组织基础施工期基坑排水。 
（10）深基坑施工时，宜采用动态设计信息化施工，严密控制基坑变形和基底隆起，严密监视坑外土体移动，保证边坡稳定，保证基坑周围建（构）筑物、地下设施、地下管线和道路的安全，保证不准中断和停歇的道路及管线的安全运行。 
（11）基坑开挖至回填前的暴露期，坑壁土遭风雨、日晒等风化作用易被剥蚀，受坑顶动荷载影响和降水的影响易产生位移和变形，基底受周边土侧压力作用和动力水的影响，也会发生隆起或变形，必须严密监视。特别是冬期开挖、春夏回填等施工工期较长的基坑，更需注意。 
3.2.3  注意塌方先兆，及时施 措
　　（1）基坑开挖中如发现坑壁塌方先兆，应立即中止开挖，并报告有关人员临场处   
置，绝不可心存侥幸，继续施工。因为有可能地质报告不细或土层变化预测失准，措施不当，数据有误，需要变更方案，防止意外事故。 
（2）基坑开挖中如发现邻近建筑物地基基础裸露，应立即停止开挖，对暴露的基础要及时进行防护和标志。如易受水浸影响时还应封闭防护。 
（3）基坑开挖中如发现坑壁有意外填土时要进行调查分析，并采取适当措施，加强监测，绝不可视同原状土一样放坡开挖。 
（4）基坑开挖如发现有管涌时，要立即报告有关人员，进行大面积的调查、监测与分析，在没有查出管涌原因和采取制止措施前，应立即停挖，必要时立即快速回填，避免出现大事故。 
（5）基坑开挖中如发生护坡桩顶位移、桩身倾斜，应立即停止挖土，并采取锚拉或支护等措施。如桩身已经折断，应设法拔出或加桩防护。只有在护坡桩中止变形后才能继续施工。 
（6）基坑开挖中如发现无名水涌入基坑，应立即查明原因，采取堵水措施，有效后方可继续施工。 
（7）基坑开挖中如发生局部塌方或方位性塌方时，要迅速查明原因，在无有效制止措施前应立即就地迅速回填土，中止塌方。 
（8）基坑开挖时如发现周边预设监测点变形、位移时，应立即查明原因，采取措施。对已发生的基础脱空要立即组织夯填严实，中止变形、位移后再继续挖土。 
（9）基坑开挖中如发现支护系统质量有严重缺陷或有渗水、涌砂从护壁、边坡中出现时，要立即查明原因采取措施，及时修补或堵截；上述现象制止后方可继续挖土。 
（10）进行混凝土支护结构施工时，应注意留取同条件养护试件，以便在强度达到要求时及时连续施工，但一定要保证混凝上的养护龄期，保证挡墙等支护结构的入土深度，保证锚杆的长度，保证锚拉的可靠，分层支护要注意及时性、整体性；模板拆除要尽量减小振动，要遵循按层次和顺序施工。
4.  基础开挖种类
在榆横煤化工专用线涉及到的沙漠基础有通讯铁塔和接触网软横跨，直埋杆基础。基础开挖的类型有：
（1）装配式基础
（2）大开挖式基础
（3）薄壳式基础
（4）掏挖式基础
（5）打入式桩基础
（6）岩石{锚桩}基础
（7）爆扩桩式基础
（8）转孔灌注桩式基础
我们主要采取掏挖式开挖基础。
4.1  掏挖式基础的受力特点
掏挖式基础型式是将基础的钢筋骨架和混凝土直接浇入人工掏挖成型的土胎内，以天然土构成的抗拨土体与基础自重相互作用而保持基础的上拨稳定，它最大限度地利用了天然原状土的强度，不仅具有良好的抗拨性能，而且具有较大的横向承载力。　　
为满足人工掏挖的施工操作要求和确保施工中的人身安全，掏挖基础的尺寸以基柱的直径不小于0．8 m、埋深和扩底直径不大于3 m为宜，浇灌时应无水渗入基坑，施工中必须采取安全和质量保证措施。基础开挖时的基坑见图
掏挖式基础是利用原状土承受上拨力的，故计算上拨稳定时，上拨深度应扣除表层非原状土的厚度。当地面有植土或耕土层时，一般扣除0．3 m；若为水田，则扣除0．5 m，沙土扣除0.7m。
4．2  大开挖式基础
　      　沙漠基础存在严重塌方现象。与设计和监理沟通后，在不改变方量的前提下  
将底座横卡盘变成斜坡式基础底座见图。掏挖基础的基坑开挖特点是按该基础的形状大小进行掏挖，土石方开挖工程量不大于混凝土浇灌的土石方填筑工程量。

基础底座变更办法
沙漠铁塔基础为防止塌方也采用基坑大开挖的形式。其基坑开挖型式如下图。由基础开挖横切面图比较可知，传统型式的基坑开挖特点是土石方开挖工程量远远大于基础混凝土浇灌的土石方填筑工程量，且基础凝固定型后，还需要回填土复盖基础，以保证基础有足够的上拨力。
基础开挖横切面图比较
 

4．3  与传统的基础形式比较
掏挖式基础与传统的基础比较，土石方开挖工程量、混凝土填筑工程量和钢筋用量均可节省许多。以一个基础为例，两种基础型式的混凝土和钢材用量见下表。
 
   铁塔两种基础形式的材料耗量比较
 

序号	材料	掏挖式基础	传统基础
1	混凝土/m³	3.66	5.76
2	钢材/Kg	157.6	381.0

 
 
4．4　#p#分页标题#e#掏挖式基础的优点
采用掏挖式基础有以下优点：
(a）结构合理，有效地利用原状土强度，与周围土层共同作用，承受上拨、下压及水平力矩，充分发挥了结构潜力。
(b）理论计算切合实际情况，基础型式简单，既能节省混凝土和钢筋的用量，又能减少基础的土石方开挖工程量。
(c）基础施工方便，机械搬运量少；节省了模板，免除了回填土的工序。
(d）适用于运输困难及杆塔基础点分散的线路工程，基础施工的质量有保证。既不破坏原状土和基面植被，又减少水土流失。
 
 
 
 
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