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1、浅谈地铁施工中电力管廊原位悬吊保护技术应用王群善 武 辰 张建国摘 要 长沙地铁4号线某地铁站2号出入口、3号出入口附属结构施工过程中，发现一条220KV电力管廊距基坑仅0.26m，由于该管廊对片区影响极大，无法进行迁改，通过多次召开专家论证会并经电力公司讨论研究决定，对该电力管廊采取原位悬吊保护，本文就该项施工技术进行介绍，供类似工程参考借鉴。关键词 地铁 电力管廊 悬吊保护 施工技术 借鉴1 工程概况1.1 工程简况长沙地铁4号线某地铁车站是地下三层车站，基坑长度150m、标准宽度22.9m、深度27m，车站采用明挖顺作法施工，车站共设置3个出入口、2组风亭。车站北侧附属为2、3号出入口，
2、北侧管线主要有东西走向内径2000的污水管，距离出入口结构最小净距约6.5m；另有沿东西走向有220kV高压电管廊，管廊外壁距2、3号出入口结构外墙最小净距分别约0.37m和0.26m。具体位置见图1。图1 2、3号出入口与电力管廊平面位置关系示意图1.2 出入口与电力管廊的相互关系车站北侧附属场地现状地面东高西低，现状标高约为43.3447.17m。220kV砼电力管廊从车站东侧沿西南-东北方向穿行，并在3号出入口口部北侧转折呈东西方向敷设，在基坑范围内管顶标高为42.1244.82，跟地面坡向一致。电力管廊内径为2.1m（宽）1.95m（高），管壁厚0.3m。2、3号北侧电力管廊基本上沿2
3、、3号口口部平行布置，管廊外壁距2、3号出入口结构外墙最小净距分别约0.37m和0.26m。2、3号出入口另一侧紧邻道路侧平石布置。2、3号出入口口部基坑宽度为7.2m，基坑深约9.5m，顶板埋深为0.32.5m。2 施工总体方案220kV电力管廊为重要民生工程，迁改难度极大，为减小基坑开挖时对电力管廊的影响，将北侧基坑外扩，邻近管廊侧采用砼纵横支撑，纵向砼支撑中间设置中立柱。待电力管廊挖出后，在电力管廊底部每个吊点垫上钢板及14型钢，并在型钢两端通过16b槽钢框架将电力管廊固定在砼支撑上。槽钢与槽钢之间采用4个M20高强螺栓固定并焊接，分段开挖，分段悬吊。在基坑开挖至坑底时，施作砼基座，并采
4、用609钢管支顶住电力管廊底部。3 施工工艺3.1 悬吊保护施工方法电力管廊悬吊采用“掏空托底悬吊固定开挖支顶”的施工顺序，分段依序进行，施工时严格按照“挖一段、托一段、吊一段，顶一段”的原则，严禁大面积长距离开挖暴露电力管廊，分段有序进行悬吊施工。施工工序见表1。表1 电力管廊保护方案施工工序序号施工步骤施工示意图备注1根据施工单位实测的管廊位置，采用人工开挖探明，开挖时，重点关注不影响后续围护桩施工。2施作基坑周边围护桩、旋喷桩、中立柱及冠梁，并施作第一道砼纵横支撑。3将电力管廊悬吊位置底部局部掏空，迅速对电力管廊底部进行钢板、工字钢托底，并进行槽钢框架焊接及螺栓连接，将电力管廊进行悬吊。
5、严禁大面积长距离开挖暴露电力管廊，须分段有序进行悬吊施工。4对电力管廊下部继续开挖至设计标高，及时施作砼基座，并采用609钢管支顶电力管廊底部，保证钢管支顶顶部钢板与电力管廊底部密贴，以便均布受力。需保证钢管支顶砼基座施作在稳定的地层上，避免后期产生沉降。5电力管廊悬吊及支顶到位后，再进行其它地段的基坑开挖、支撑架设，及出入口结构施作。6出入口结构施作完毕后，对电力管廊底部采用C20素砼回填密实。7待回填C20混凝土达到强度后，拆除悬吊保护系统及第一道支撑，管廊侧面及顶部采用人工进行土方回填至规划地面高程，施作地面上建筑、草坪等。3.2 电力管廊处围护结构施工地铁车站附属结构2、3号出入口围护
6、结构采用8001000钻孔灌注桩+桩间止水型式。在围护结构施工前，按照电力公司和现场实测的电力管廊测量数据，人工开挖至电力管廊顶部，探明电力管廊的位置后，再开始围护结构钻孔灌注桩和旋喷桩施工。由于该地铁车站2、3号出入口的附属结构北侧围护桩施工距离电力管廊约距离1.5m，为防止钻孔灌注桩施工时对电力管廊造成破坏，在钻孔灌注桩施工时，采取如下措施：（1）钻机就位必须稳固、周正、水平，确保“天车、转盘中心、桩位中心”三点成一线。（2）安装钻机前，底架应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷。钻头或钻杆中心与护筒中心偏差不得大于5cm。（3）孔位必须准确，孔壁成型要求铅直、圆顺、坚实。（4）钻孔时，孔内
7、水位宜高于护筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.52.0m。（5）钻孔时，提起或者下落钻头要匀速，不能忽快忽慢。（6）钻孔作业应不间断进行，因故停钻时，应将钻头提离孔底5m以上。（7）钻孔过程中及时将钻出的土层与设计图纸进行校核，发现较大偏差的及时与设计联系。（8）钻孔深度达到设计值后，对钻孔质量（如孔位、孔径、孔深等）进行检查，并填写相应记录表。（9）孔位偏差不得大于5cm。（10）钻机安装后调整好桅杆的垂直度和钻机的水平度。3.3 电力管廊覆盖土开挖为探明电力管廊的位置、规格、形状、大小，保证电力管廊覆盖土开挖过程中不对其产生破坏，避免电力管廊悬吊施工发生意外，采取措施如下：（1）测量队放
8、线确定电力管廊范围。（2）开挖时，先沿灰线直边切出槽边的轮廓线。自上而下分层开挖每层以60cm为宜，从开挖端部逆向倒退按踏步型挖掘，每层清底和出碴,然后逐步挖掘。在人工开挖过程中适当的进行合理放坡，挖土时保证边坡和直立壁的稳定。（3）人工开挖范围四周用警戒线封闭，夜间设置反光标志牌或警戒灯。（4）调配有管线开挖经验的人员带班进行施工，开挖时，工人穿戴好安全帽、绝缘胶底鞋、反光衣等防护用品。（5）开挖过程中，如碰到混凝土等坚硬物体立即停挖，改用锹、铲小心操作，防止破坏混凝土结构。（6）安全检查人员对管廊开挖作业施工现场进行旁站，及时发现、整改存在的各种事故隐患，保障开挖挖作业的施工安全和作业人员
9、的人身安全。（7）电力电缆两侧3m及开挖深度3m范围的土方采用人工开挖，并安排专人指挥电缆附近土方的机械开挖，整个施工过程中严禁挖掘机等施工机械碰撞到电力电缆。（8）基坑土方开挖前做好详细的安全应急预案; 施工期间设专人对埋地做好监护，对监护人员严格做好交底。监护人员对管线和悬吊结构施工进行24h巡查，发现异常情况紧急上报，必要时启动应急预案。3.4 电力管廊原位悬吊及顶托保护施工2号出入口电力管廊跨本站24m，分8段进行开挖施工，每段长3m，并分3层开挖，本文以2号出入口为例详细说明其施工过程。第一层挖至电力管廊顶部；第二层至电力管廊底部，然后掏槽开挖，施做悬吊型钢架；第三层至基坑底部，施做
10、支顶基础及钢管支顶。分层开挖示意图见图2。图2 分层开挖示意图在人工开挖至管廊底部高程时，在电力管廊底部采用掏槽开挖，在满足悬吊施工的前提下，迅速将槽钢+工字钢+钢板悬吊框架施作到位。在电力管廊底部每个吊点垫上钢板及14型钢，并在型钢两端通过16b槽钢框架将电力管廊固定在砼支撑上。槽钢与槽钢之间采用4个M20高强螺栓固定并焊接，分段开挖，分段悬吊。角钢连接时,螺栓采用10.9级抗剪型高强螺栓M20，连接处构件接触面的处理方法采用喷砂（丸），摩擦面抗滑移系数取0.5。角焊缝采用E43型焊条手工焊,焊缝长度一律满焊。悬吊型钢框架悬挂于混凝土支撑后，在两个框架之间均匀架设4个工14钢，且在工字钢上铺
11、设t=10mm厚钢板作为电力管廊的支撑板系统，为保证支撑钢板与电力管廊底面完全密贴，在电力管廊底面与钢板面之间设置一块10mm厚橡胶垫。采用在电力管廊底部变形缝位置增设扩大钢板，确保钢板覆盖住变形缝。变形缝两侧悬吊框架应同时施作，并确保两侧悬吊点的工字钢托架与扩大钢板密贴，在电力管廊底面与钢板面之间设置一块10mm厚橡胶垫，使电力管廊变形缝两侧结构不产生相对位移。开挖至基坑底部时，在电力管廊中心基坑底部新浇C30砼基础1m1m0.5m。待混凝土达到设计强度时，采用临时支撑609钢管顶托，钢管支顶顶部钢板与电力管廊底部密贴，在电力管廊底面与钢板面之间设置一块10mm厚橡胶垫。在附属结构底板浇筑时
12、，电力管廊底部基坑采用C20素混凝土进行回填，待结构侧墙、结构顶板施工完成后，采用人工土方回填至规划地面高程。3.5 电力管廊与围护结构交叉处加固保护电力管廊与围护结构交叉处，围护桩桩测距离管廊两侧控制不小于30cm，管廊底部两侧钻孔桩之间设2道横梁，在开挖至电力管廊底部高程后，立即浇筑管廊底部横梁，待达到设计强度后，进行下一步开挖施工。电力管廊底部至基底高程围护结构交叉区域采用超强小导管进行注浆加固，水平注浆孔采用42mm超前小导管，俯角10，注浆材料为单液水泥浆，孔口管应埋设牢固，电力管廊顶部超前小导管施工精度务必严格控制，严禁与电力管廊结构产生冲突。加固完成后，在围护结构两侧进行植筋，进
13、行模筑砼施工。基坑分层开挖以及模筑每次循环尺寸不大于1.5m，开挖后立即进行模筑混凝土浇筑以及小导管注浆加固。3.6 电力管廊开挖区范围以外保护电力管廊覆盖土保留段与开挖区采用人工开挖成台阶结构，并在周边设置明显警示标识，安排专职安全员进行旁站，保证机械设备等不造成对管廊的损坏。3.7 电力管廊伸缩缝处理电力管廊在2、3号出入口口部范围内各有一条伸缩缝，伸缩缝处理原则如下：1）根据伸缩缝位置适当调整悬吊点，确保伸缩缝两侧附近各有一个悬吊点。2）在管廊底部伸缩缝位置增设大钢板，确保钢板覆盖住伸缩缝。伸缩缝两侧悬吊框架同时施作，并确保两侧悬吊点的工字钢托架与大钢板密贴，以使电力管廊伸缩缝两侧结构不
14、产生相对位移。3）伸缩缝下侧掏槽开挖时，在保证作业空间的前提下尽量少挖土，尽量减小对电力管廊的扰动。4）为尽量减小对变形缝位置的扰动，变形缝两侧悬吊施工后，再进行其它地段的施工。4 监控量测施工时加强监控量测，确保基坑稳定，周围建筑物和各类地下管线的安全。监测项目如下：（1）支护桩顶部水平、竖向位移；（2）支护桩体水平位移；（3）立柱结构竖向位移；（4）支撑轴力；（5）地表沉降；（6）地下水位；（7）地下管线的沉降；（8）电力管廊、支顶钢管竖向位移； （9）悬吊槽钢框架应力；（10）现场巡视。参照城市轨道交通工程监测技术规范（GB50911-2013）对基坑范围内的电力管廊按每8m设一个监测断面，每个监测断面在顶部、底部共布设2个监测点，并对悬吊槽钢框架应力及支顶钢管竖向位移进行监测。5 结 语综上所述，长沙地铁4号线电力管廊结构形式无法调整，电力管廊距出入口侧墙较近，施工风险较大，在此前提下，通过对该地铁车站2、3号出入口电力管廊悬吊保护作业的施工，施工风险可控，能够有效降低出入口施工对电力管廊的不利影响，同时能够加快工程施工进度，节约工程成本。
