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【摘要】通过对已建的全地下变电站设计计算理论数据与实测数据的对比分析，综合考虑周边施工环境因素，得出一般情况下全地下变电站基坑开挖过程对周围环境的影响。
【关键词】地下变电站；周围环境的影响
近几年是上海电网建设及地铁工程建设的高峰期。目前，几个为地铁工程配套的地下变电站以及电力系统内的地下变电站已陆续竣工。本文通过110kV巨峰路主变电站等三个已竣工的全地下变电站的施工监测数据分析，总结全地下变电站施工对周边环境的影响。
1、110kV巨峰路主变电站
110kV巨峰路主变电站是为轨道交通6号线供电的全地下变电站，现已投运。其主体结构为地下三层现浇钢筋混凝土板墙结构，地面仅留楼梯出入口及进排风口。地下连续墙外包平面尺寸为：25m×62m，基坑开挖深度为17.45m。基坑支护体系为：800mm厚地下连续墙，第1道钢筋混凝土支撑加5道钢支撑。基坑坑底以下5m厚抽条加裙边高压旋喷加固。
110kV巨峰路主变电站的现场施工条件较好，周围空旷，无重要地下管线，没有需要保护的建构筑物，距离东面曹家沟约22m。因此，其基坑保护等级为二级，采用启明星软件计算，连续墙最大水平位移设计值为26mm。
从搜集到的110kV巨峰路主变电站基坑工程施工监测单位（上海市地质勘查技术研究院）的《信息化施工监测成果报表》分析：2006年5月11日，基坑开挖至坑底，正在浇捣垫层，此时为基坑变形最不利的工况。施工现场共有10个分布在基坑四周地下连续墙内的测斜管，其中8个测点的地下连续墙水平位移数据在24mm～26mm，1个为27mm，1个为31mm；共有24个地表沉降监测点，坑外地表垂直位移变化量为-36.0mm～11.7mm，其中接近基坑的测点数值集中在7mm～11mm，距基坑10m左右的测点数值集中在-7mm～-26mm。
110kV巨峰路主变电站的基坑变形设计值与实测数据非常接近，可以说，设计的计算是较精确的。
2、110kV北新泾主变电站
110kV北新泾主变电站是为轨道交通2号线西延伸段供电的全地下变电站，现已投运。其主体结构为地下三层现浇钢筋混凝土板墙结构，地面为楼梯出入口及进排风口。地下连续墙外包平面尺寸为：28.5m×58m，基坑开挖深度为17.35m。基坑支护体系为：800mm厚地下连续墙，第1道钢筋混凝土支撑加5道钢支撑。基坑坑底以上3m，坑底以下4m，共7m厚抽条加裙边高压旋喷加固。
110kV北新泾主变电站地下连续墙外边缘距离2号线西延伸段盾构区间隧道18.3m，且主变电站基坑开挖期间，2号线西延伸段正处于调试阶段。由于2号线西延伸段盾构区间隧道正好位于北新泾主变电站基坑一倍开挖深度以外，基坑保护等级为二级。采用启明星软件计算，连续墙最大水平位移计算值为26mm。
从搜集到的110kV北新泾主变电站基坑工程施工监测单位（上海辉固岩土工程技术有限公司）的《施工监测数据日报表》分析：2006年5月24日，基坑开挖至坑底，正在浇捣垫层及绑扎底板钢筋，此时为基坑变形最不利的工况。施工现场共6个分布在基坑四周地下连续墙内的测斜管，地下连续墙水平位移数据在45mm～50mm；共17个坑外地表沉降检测点，坑外地表沉降变化量为-15mm～-42mm；在北虹路共有20个管线沉降观测点， 管线沉降4mm～6mm；在周围邻近建筑物共有28个房屋沉降观测点，距离基坑东侧连续墙6m远处的3层混凝土房屋沉降值为27mm～37mm， 距离基坑东侧连续墙11m～22m远处的2层混凝土房屋沉降值为13mm，其余距离更远的房屋沉降值为5mm以下。 在2号线西延伸段盾构区间隧道内共有16个沉降观测点，累计沉降1mm～3mm。
110kV北新泾主变电站的基坑变形设计值与实测数据有较大出入，这与110kV北新泾主变电站基坑开挖速度慢等施工原因有关，并且基坑变形实测数据也未超过二级基坑保护等级允许值51mm。但从110kV北新泾主变电站的基坑监测数据可以看出，即使基坑变形控制质量一般，出现了较大变形，但2号线西延伸段盾构区间隧道和距离基坑稍远的管线及房屋都没有出现大的变形沉降，主变电站的基坑施工对其影响很有限。距离基坑东侧连续墙6m远的房屋也只有27mm～37mm的沉降量。
3、110kV多伦变电站
110kV多伦变电站为全地下变电站，现已投运。其主体结构为地下三层现浇钢筋混凝土板墙结构，地面仅留楼梯出入口及进排风口。地下连续墙外包平面尺寸为：34m×50m，基坑开挖深度为18.2m。基坑支护体系为1000mm厚地下连续墙，4道钢筋混凝土支撑。为保护M8线区间隧道，应上海地铁运营有限公司的要求，基坑内外高压旋喷全断面裙边加固。
110kV多伦变电站的现场施工条件较差，距离M8线区间隧道仅13.4m。由于M8线区间隧道位于多伦变电站基坑一倍开挖深度以内，基坑保护等级定为一级。本工程采用启明星软件计算，连续墙最大水平位移计算值为25.7mm。
从搜集到的110kV多伦变电站基坑工程施工监测单位（上海市地质勘查技术研究院）的《110kV多伦变电站基坑变形量监测报表》及上海地铁运营有限公司监护分公司的《多伦变电站施工地铁八号线虹口足球场站监测成果表》分析：2007年2月12日，基坑开挖至坑底，正在浇捣垫层及绑扎底板钢筋，此时为基坑变形最不利的工况。施工现场共14个分布在基坑四周地下连续墙内的测斜管，其中12个地下连续墙水平位移数据在22mm～25mm，1个为27mm，1个为28mm；共5根地下管线受监测，沉降均小于7mm，水平位移仅1mm；共75个坑外地表沉降检测点，其中距离基坑一倍开挖深度范围内的监测点沉降值为6mm～8mm，距离较远的监测点沉降值为3mm～5mm；周围邻近建筑物共布置11个房屋沉降观测点，距离基坑连续墙8m远的房屋沉降值为6mm～8mm。 在M8线区间隧道内共有22个沉降观测点，最大沉降14mm；虹口足球场站厅、站台内的最大沉降值为9mm。 110kV多伦变电站的基坑变形设计值与实测数据非常接近，达到了一级基坑保护等级的要求。为保护M8线区间隧道， 110kV多伦变电站的基坑监测数据是最全面和精确的。从监测数据可以看出，由于采取了较好的保护措施，基坑变形及基坑开挖对周围环境影响的控制是令人满意的，对M8线区间隧道的沉降控制是成功的。
4、综合分析
（1）综合以上三个地下变电站的基坑及基坑周边环境监测数据，我院目前的基坑设计和计算方法是可靠的和较精确的，不论是采用混凝土支撑的基坑还是采用混凝土支撑加钢支撑的基坑，设计值都比较符合实际施工情况。其中110kV北新泾主变电站的实测数据与设计计算值差异较大，主要是施工开挖慢等问题造成，并且实测数据也达到二级基坑保护等级要求。因此可以说，我院设计的地下变电站对周边环境的影响是控制良好的，同时施工单位现场控制与质量控制也很关键。
（2）距离基坑10m范围内，基坑变形控制良好的基坑，其地表沉降值一般为6mm～10mm；基坑变形控制较好的基坑，其地表沉降值一般为10mm～20mm；
基坑变形控制一般的基坑，其地表沉降值一般为20mm～35mm。从以上数据可以看出，即使是距离地下变电站很近的地下管线或者建构筑物，一般都能承受地下变电站基坑开挖对其的影响。如遇到对变形比较敏感的管线，一般应考虑加强施工控制及施工质量，其次是在设计过程中采取加强基坑变形控制的措施。
（3）距离基坑10m范围外，基坑变形控制良好的基坑，其地表沉降值一般为3mm～5mm；基坑变形控制一般的基坑，其地表沉降值也在约10mm～15mm。这样的沉降量对于绝大部分建构筑物没有影响，对于埋在地下的管线影响更小，其影响可以忽略不计。
（4）对于附近有地铁隧道经过的基坑，应地铁运营有限公司的要求，应该加强基坑变形控制。但是从110kV北新泾主变电站（距离2号线北延伸区间隧道18.3m）和110kV多伦变电站（距离M8线区间隧道13.4m）的监测数据来看，2号线北延伸区间隧道沉降值仅3mm，M8线区间隧道沉降值14mm（其周边还有2个较大基坑在施工），地下变电站基坑开挖对于地铁隧道沉降的实际影响是不大的。根据基坑周围地表一般沉降量估算，距离地铁隧道10m以上的地下变电站的基坑，在基坑开挖过程中对地铁隧道的保护是有把握的，只要距离较远，如110kV北新泾主变电站，不必采取特别加强的保护措施。
5、结束语
本文主要阐述了地下变电站基坑开挖过程中，基坑周围土体变形沉降所产生的对地下变电站周边管线、建构筑物及地铁隧道等周边环境的影响。此外，基坑开挖时的降水对地下变电站周边的建构筑物也有一定的影响，目前，主要通过采取坑内降水等措施以控制地面沉降，尚未进行定量计算。下一步拟建立有限元模型，分析基坑开挖阶段地下水的渗流，以期找到规律，这对于离河较近的地下变电站基坑比较有参考价值。同时通过有限元模型计算基坑周围土体变形值与目前设计计算值、实际施工监测值做对比分析，以期找到更一般的规律，为以后的设计提供参考。
【关键词】地下变电站；周围环境的影响
近几年是上海电网建设及地铁工程建设的高峰期。目前，几个为地铁工程配套的地下变电站以及电力系统内的地下变电站已陆续竣工。本文通过110kV巨峰路主变电站等三个已竣工的全地下变电站的施工监测数据分析，总结全地下变电站施工对周边环境的影响。
1、110kV巨峰路主变电站
110kV巨峰路主变电站是为轨道交通6号线供电的全地下变电站，现已投运。其主体结构为地下三层现浇钢筋混凝土板墙结构，地面仅留楼梯出入口及进排风口。地下连续墙外包平面尺寸为：25m×62m，基坑开挖深度为17.45m。基坑支护体系为：800mm厚地下连续墙，第1道钢筋混凝土支撑加5道钢支撑。基坑坑底以下5m厚抽条加裙边高压旋喷加固。
110kV巨峰路主变电站的现场施工条件较好，周围空旷，无重要地下管线，没有需要保护的建构筑物，距离东面曹家沟约22m。因此，其基坑保护等级为二级，采用启明星软件计算，连续墙最大水平位移设计值为26mm。
从搜集到的110kV巨峰路主变电站基坑工程施工监测单位（上海市地质勘查技术研究院）的《信息化施工监测成果报表》分析：2006年5月11日，基坑开挖至坑底，正在浇捣垫层，此时为基坑变形最不利的工况。施工现场共有10个分布在基坑四周地下连续墙内的测斜管，其中8个测点的地下连续墙水平位移数据在24mm～26mm，1个为27mm，1个为31mm；共有24个地表沉降监测点，坑外地表垂直位移变化量为-36.0mm～11.7mm，其中接近基坑的测点数值集中在7mm～11mm，距基坑10m左右的测点数值集中在-7mm～-26mm。
110kV巨峰路主变电站的基坑变形设计值与实测数据非常接近，可以说，设计的计算是较精确的。
2、110kV北新泾主变电站
110kV北新泾主变电站是为轨道交通2号线西延伸段供电的全地下变电站，现已投运。其主体结构为地下三层现浇钢筋混凝土板墙结构，地面为楼梯出入口及进排风口。地下连续墙外包平面尺寸为：28.5m×58m，基坑开挖深度为17.35m。基坑支护体系为：800mm厚地下连续墙，第1道钢筋混凝土支撑加5道钢支撑。基坑坑底以上3m，坑底以下4m，共7m厚抽条加裙边高压旋喷加固。
110kV北新泾主变电站地下连续墙外边缘距离2号线西延伸段盾构区间隧道18.3m，且主变电站基坑开挖期间，2号线西延伸段正处于调试阶段。由于2号线西延伸段盾构区间隧道正好位于北新泾主变电站基坑一倍开挖深度以外，基坑保护等级为二级。采用启明星软件计算，连续墙最大水平位移计算值为26mm。
从搜集到的110kV北新泾主变电站基坑工程施工监测单位（上海辉固岩土工程技术有限公司）的《施工监测数据日报表》分析：2006年5月24日，基坑开挖至坑底，正在浇捣垫层及绑扎底板钢筋，此时为基坑变形最不利的工况。施工现场共6个分布在基坑四周地下连续墙内的测斜管，地下连续墙水平位移数据在45mm～50mm；共17个坑外地表沉降检测点，坑外地表沉降变化量为-15mm～-42mm；在北虹路共有20个管线沉降观测点， 管线沉降4mm～6mm；在周围邻近建筑物共有28个房屋沉降观测点，距离基坑东侧连续墙6m远处的3层混凝土房屋沉降值为27mm～37mm， 距离基坑东侧连续墙11m～22m远处的2层混凝土房屋沉降值为13mm，其余距离更远的房屋沉降值为5mm以下。 在2号线西延伸段盾构区间隧道内共有16个沉降观测点，累计沉降1mm～3mm。
110kV北新泾主变电站的基坑变形设计值与实测数据有较大出入，这与110kV北新泾主变电站基坑开挖速度慢等施工原因有关，并且基坑变形实测数据也未超过二级基坑保护等级允许值51mm。但从110kV北新泾主变电站的基坑监测数据可以看出，即使基坑变形控制质量一般，出现了较大变形，但2号线西延伸段盾构区间隧道和距离基坑稍远的管线及房屋都没有出现大的变形沉降，主变电站的基坑施工对其影响很有限。距离基坑东侧连续墙6m远的房屋也只有27mm～37mm的沉降量。
3、110kV多伦变电站
110kV多伦变电站为全地下变电站，现已投运。其主体结构为地下三层现浇钢筋混凝土板墙结构，地面仅留楼梯出入口及进排风口。地下连续墙外包平面尺寸为：34m×50m，基坑开挖深度为18.2m。基坑支护体系为1000mm厚地下连续墙，4道钢筋混凝土支撑。为保护M8线区间隧道，应上海地铁运营有限公司的要求，基坑内外高压旋喷全断面裙边加固。
110kV多伦变电站的现场施工条件较差，距离M8线区间隧道仅13.4m。由于M8线区间隧道位于多伦变电站基坑一倍开挖深度以内，基坑保护等级定为一级。本工程采用启明星软件计算，连续墙最大水平位移计算值为25.7mm。
从搜集到的110kV多伦变电站基坑工程施工监测单位（上海市地质勘查技术研究院）的《110kV多伦变电站基坑变形量监测报表》及上海地铁运营有限公司监护分公司的《多伦变电站施工地铁八号线虹口足球场站监测成果表》分析：2007年2月12日，基坑开挖至坑底，正在浇捣垫层及绑扎底板钢筋，此时为基坑变形最不利的工况。施工现场共14个分布在基坑四周地下连续墙内的测斜管，其中12个地下连续墙水平位移数据在22mm～25mm，1个为27mm，1个为28mm；共5根地下管线受监测，沉降均小于7mm，水平位移仅1mm；共75个坑外地表沉降检测点，其中距离基坑一倍开挖深度范围内的监测点沉降值为6mm～8mm，距离较远的监测点沉降值为3mm～5mm；周围邻近建筑物共布置11个房屋沉降观测点，距离基坑连续墙8m远的房屋沉降值为6mm～8mm。 在M8线区间隧道内共有22个沉降观测点，最大沉降14mm；虹口足球场站厅、站台内的最大沉降值为9mm。 110kV多伦变电站的基坑变形设计值与实测数据非常接近，达到了一级基坑保护等级的要求。为保护M8线区间隧道， 110kV多伦变电站的基坑监测数据是最全面和精确的。从监测数据可以看出，由于采取了较好的保护措施，基坑变形及基坑开挖对周围环境影响的控制是令人满意的，对M8线区间隧道的沉降控制是成功的。
4、综合分析
（1）综合以上三个地下变电站的基坑及基坑周边环境监测数据，我院目前的基坑设计和计算方法是可靠的和较精确的，不论是采用混凝土支撑的基坑还是采用混凝土支撑加钢支撑的基坑，设计值都比较符合实际施工情况。其中110kV北新泾主变电站的实测数据与设计计算值差异较大，主要是施工开挖慢等问题造成，并且实测数据也达到二级基坑保护等级要求。因此可以说，我院设计的地下变电站对周边环境的影响是控制良好的，同时施工单位现场控制与质量控制也很关键。
（2）距离基坑10m范围内，基坑变形控制良好的基坑，其地表沉降值一般为6mm～10mm；基坑变形控制较好的基坑，其地表沉降值一般为10mm～20mm；
基坑变形控制一般的基坑，其地表沉降值一般为20mm～35mm。从以上数据可以看出，即使是距离地下变电站很近的地下管线或者建构筑物，一般都能承受地下变电站基坑开挖对其的影响。如遇到对变形比较敏感的管线，一般应考虑加强施工控制及施工质量，其次是在设计过程中采取加强基坑变形控制的措施。
（3）距离基坑10m范围外，基坑变形控制良好的基坑，其地表沉降值一般为3mm～5mm；基坑变形控制一般的基坑，其地表沉降值也在约10mm～15mm。这样的沉降量对于绝大部分建构筑物没有影响，对于埋在地下的管线影响更小，其影响可以忽略不计。
（4）对于附近有地铁隧道经过的基坑，应地铁运营有限公司的要求，应该加强基坑变形控制。但是从110kV北新泾主变电站（距离2号线北延伸区间隧道18.3m）和110kV多伦变电站（距离M8线区间隧道13.4m）的监测数据来看，2号线北延伸区间隧道沉降值仅3mm，M8线区间隧道沉降值14mm（其周边还有2个较大基坑在施工），地下变电站基坑开挖对于地铁隧道沉降的实际影响是不大的。根据基坑周围地表一般沉降量估算，距离地铁隧道10m以上的地下变电站的基坑，在基坑开挖过程中对地铁隧道的保护是有把握的，只要距离较远，如110kV北新泾主变电站，不必采取特别加强的保护措施。
5、结束语
本文主要阐述了地下变电站基坑开挖过程中，基坑周围土体变形沉降所产生的对地下变电站周边管线、建构筑物及地铁隧道等周边环境的影响。此外，基坑开挖时的降水对地下变电站周边的建构筑物也有一定的影响，目前，主要通过采取坑内降水等措施以控制地面沉降，尚未进行定量计算。下一步拟建立有限元模型，分析基坑开挖阶段地下水的渗流，以期找到规律，这对于离河较近的地下变电站基坑比较有参考价值。同时通过有限元模型计算基坑周围土体变形值与目前设计计算值、实际施工监测值做对比分析，以期找到更一般的规律，为以后的设计提供参考。