浅谈地铁施工中电力管廊原位悬吊保护施工技术应用

浅谈地铁施工中电力管廊原位悬吊保护施工技术应用

王群善武辰龙伟义

中国水利水电第十一工程局有限公司河南省郑州市450000

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及电力公司讨论研究，对该电力管廊采取原位悬吊保护，文章就该施工技术进行了全面的介绍，并在施工中需要的注意事项做了详尽的说明，可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

1、工程概况

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，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。

2、2、3号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43.34～47.17m。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42.12～44.82，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号出入口另一侧均紧邻道路侧石线布置。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0.3~2.5m。

3、施工总体方案

由于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Ⅰ14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，并采用φ609钢管支顶住电力管廊底部。

4、施工工艺

4.1悬吊保护施工方法

电力管廊悬吊拟采用“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，须分段有序进行悬吊施工。

图4.1悬吊保护示意图

4.2电力管廊处围护结构施工

该地铁车站附属结构2、3号出入口围护结构采用采用φ800@1000钻孔灌注桩+桩间止水的型式。

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，采用人工开挖至电力管廊顶部，探明电力管廊的位置后，再开始进行围护结构钻孔灌注桩和旋喷桩施工，围护结构施工工艺同南侧附属结构围护结构施工。

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1.5米，未保证钻孔灌注桩施工时不对电力管廊造成破坏，故对钻孔灌注桩钻孔施工要做严格要求。

（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，初成孔壁必须竖直、圆顺、坚实。

（4）钻孔时，孔内水位宜高于护筒底脚0.5m以上或者地下水位以上1.5-2.0m。

（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）钻孔过程中应及时的将钻出的土层与设计图纸进行校核，发现较大偏差的应及时与设计联系。

（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。

4.3电力管廊处开挖施工

电力管廊处开挖采用人工开挖。人工开挖目的是为了探明电力管廊的位置、规格、形状、大小，保证电力管廊的安全和完整，以避免电力管廊悬吊施工时发生意外，造成损失，采取的有效措施，人工开挖制度如下：

（1）按测量队放线在电力管廊范围内进行人工开挖。

（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，在挖方土侧弃土时，应保证边坡和直立壁的稳定。

（3）人工范围四周用警戒线封闭作业区，夜间设置反光标志牌或警戒灯。

（4）人工开挖过程中调配有管线开挖经验的人员带领进行施工，开挖时，工人应穿戴好安全帽、绝缘胶底鞋、穿反光衣等防护用品。

（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，防止砸破和凿断造成事故。

（6）安全检查人员应随时对管廊开挖作业施工现场情况进行旁站，及时发现.整改存在的各种事故隐患，以保障开挖挖作业的施工安全和作业人员的人生安全。

（7）在土方开挖时，电力电缆两侧3m及开挖深度3m范围的土方采用人工开挖，并且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、混凝土泵车、吊车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。要求监护人员对管线和悬吊结构作24h巡查，发现异常情况紧急上报，必要时启动应急预案。

4.4电力管廊原位悬吊及顶托保护施工

该地铁附属结构2、3号出入口在开挖过程中，先采用人工开挖探明电力管廊位置，开挖采用分段分层开挖，未保证电力管廊的安全，在距离电力管廊3米以外的地方采用机械开挖，距离电力管廊3米以内的范围采用人工开挖。2号出入口和3号出入口结构类似、电力管廊保护方式相同，且均存在一条变形缝。在本方案中以2号出入口为例详细说明，3号出入口不在详细说明。

2号出入口电力管廊原位保护拟计划分成8段进行开挖施工，每段长3m。

拟计划分8段3层开挖，第一层到电力管廊顶部，第二层到电力管廊底部，然后掏槽开挖，施做悬吊型钢架，第三层到基坑底部，施做支顶基础及钢管支顶。

在人工开挖至当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Ⅰ14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级扭剪型高强螺栓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，下部需在两个框架之间均匀架设4个工14钢，且在工字钢上铺设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。详见附图6.4-3悬吊型钢架设计图。

采用在电力管廊底部变形缝位置增设大钢板，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，以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1m*1m*0.5m。待混凝土达到设计强度时，采用临时支撑Φ609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，电力管廊底部基坑采用C20素混凝土进行回填，回填高度同底板高程，待结构侧墙施工完成后，对电力管廊底部采用C20素混凝土回填至管廊底部（备注：为了减小对电力管廊的扰动，管廊底部钢结构、支顶的钢管支撑不在进行拆除），结构顶板施工完成后，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。

4.5电力管廊处围护结构交叉处加固保护施工

在电力管廊与围护结构交叉处，围护桩桩测距离管廊两侧不小于30cm，管廊底部钻孔桩之间设2道横梁，为保证围护桩不对电力管廊进行破坏，采用逆作法施工。在开挖至电力管廊底部高程后，立即施做管廊底部的横梁，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均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，进行模筑砼施工。

基坑竖向向下开挖以及模筑每次循环尺寸不大于1.5m，开挖后应立刻进行模筑混凝土浇筑以及小导管注浆加固。

4.6电力管廊未开挖段保护施工

该地铁车站附属结构2、3号出入口在开挖过程中，围护结构范围内，部分电力管廊不需要开挖至底部，该段电力管廊采用人工开挖至管廊顶部高程，并在周边这只明显警示标识，在施工中，设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。

4.7电力管廊存在伸缩缝处理方案

根据现场实测资料，电力管廊在2、3号出入口口部范围内各含一条伸缩缝，针对此伸缩缝，采取如下设计方案：

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，建议先对变形缝处进行掏槽开挖，变形缝两侧悬吊施工后，再进行其它地段的施作。

4.8防水及接地恢复设计

1）防水恢复设计

电缆隧道原防水设计：采用防水混凝土，抗渗等级不小于S6，内外壁粉1：2防水砂浆25mm厚。变形缝位置中间设置有中埋式橡胶止水带及遇水膨胀橡胶条，缝中间填充有沥青麻丝，并采用油膏嵌缝封口，且接缝处设置有APP防水卷材。

电缆隧道防水恢复施工：施工过程中待电缆隧道外露后，对原有结构外壁清理平整干净，新施作单组份聚氨酯防水涂料，厚度不小于2.5mm，再在外面重新施作1：2防水砂浆25mm厚。变形缝位置需在接缝处新做一道聚氨酯密封胶封口，并按原设计要求重新施作接缝处的APP防水卷材。电缆隧道防水恢复施工务必需结合施工工序施作，加强施工过程中对新施作防水层的保护，确保电缆隧道外包及变形缝位置的防水质量。

2）接地恢复设计

电缆隧道原接地设计：电缆隧道两侧墙设计有通长扁钢-50×5，在变形缝处和每隔30m处通过隧道接地角钢引出，并设置接地极，接地极采长度为50x50x5角钢，长度为1m，接地极和接地扁钢均需热镀锌处理，接地极与接地扁钢、接地扁钢与接地引线的连接均需焊接牢固，电缆支架、电缆桥架外壳、接地箱外壳、灯具外壳等均需与隧道内部的通长扁钢连接牢固或可靠接地。

电缆隧道临时接地及接地恢复施工：电缆隧道施工中，需对原有接地极采用同种材料焊接延长，并保证焊接质量，确保可靠接地，在施工过程中需加强对接地材料的保护，对外露钢性材料均需镀锌处理。施工完成后，电缆隧道回填恢复原状前，务必按原样恢复接地设计，并核查整个电缆隧道接地网，保证接地极可靠接地。

5、监控量测

1）施工监测的目的

本站附属结构按信息化设计，现场监控量测是监视围岩稳定、判断隧道支护衬砌设计是否合理安全、施工方法是否正确的重要手段，通过监控量测，达到以下目的：

将监测数据与预测值相比较，判断前一步施工工艺和支护参数是否符合预期要求，以确定和调整下一步施工，确保施工安全和地表建筑物、地下管线的安全。

将现场测量的数据、信息及时反馈，以修改和完善设计，使设计达到优质安全、经济合理。

将现场测量的数据与理论预测值比较，用反分析法进行分析计算，使设计更符合实际，以便指导今后的工程建设。

2）现场监控量测项目

施工时应加强监控量测，确保基坑稳定，周围建筑物和各类地下管线的安全。同时，通过监测掌握土体、支护结构、地表及建筑物的动态，及时预测和反馈，用其成果修正设计，指导施工，并为以后工程作技术储备。

必测项目有：

（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

3）监控量测管理

2、3号出入口由于涉及到电力管廊悬吊，为重大风险源，因此将监测等级提高至一级，上述必测项目布点、监测频率及监测基准值等参照《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911-2013）执行，本文不再赘述。由于电缆隧道暂无相关保护标准，参照《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911-2013），对劳动东路北侧电力管廊结构竖向位移按监测断面布设，电力管廊在基坑范围内按每8m设一个监测断面，每个监测断面在电缆隧道结构顶部、底部共布设2个监测点，并增加对悬吊槽钢框架应力监测及支顶钢管竖向位移监测。

结束语

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，应在以下几方面需加强注意：

1）从电力管廊一端往另一端逐段两侧对称开挖，原则上在满足作业空间的前提下，尽量少挖土。

2）为尽量减少对电力管廊的扰动，电力管廊附近均需人工开挖。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，需保证框架连接处螺栓连接及焊接的施工精度。务必保证电力管廊顶部槽钢与砼支撑密贴，以使均匀受力。

3）在上方悬吊框架施作完毕稳定后，电力管廊下部需继续开挖至设计标高，并及时施作砼基座，并采用Φ609钢管支顶住电力管廊底部，务必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。需保证基座施作在稳定的地层上，避免后期产生沉降。

4）根据现场情况分段施作靠近电力管廊侧结构，需待结构达到设计强度后再回填该结构段侧边电力管廊底部C20素砼，且下一段基坑开挖及结构施作需待上一段电力管廊底部砼回填完毕且达到设计强度后才能施作。

5）电力管廊与围护结构交叉处采用逆作法施工，需严格保护该处的注浆范围及注浆质量，横梁及模筑砼的植筋锚固长度需严格保证。务必严格保证该处电力管廊两侧围护桩与电力管廊净距不得小于30cm，且管廊周边围护桩施工务必采取可靠措施，尽量减小对电力管廊的扰动。

6）在整个悬吊支顶保护系统过程中，应对电力管廊进行密切监测并加强巡视，以便时时对电力管廊的沉降和位移做出判断，确保电力管廊的安全。