宁波市轨道交通集团有限公司建设分公司 浙江宁波 315010
摘要：新建地铁车站不可避免的与原有市政管线冲突，管线原位悬吊保护是节约造价与工期的有效手段，文章结合实际工程实例，分析新建地铁站与城市原有规划管线碰撞时管线原位悬吊的方案选取和一些关键技术问题，保证了管线的正常使用和施工的顺利进行。
关键词：电力管线；原位悬吊；应急预案
Analysis of the protection of the electric power pipelines around subway station
Yang Jingang
Ningbo Rail Transit?Group?Co.，Ltd.?Construction?Branch，Ningbo Zhejiang 315010 China
Abstract：The new subway station is inevitably in conflict with the original municipal pipeline. In-situ suspension protection of pipelines is an effective measure to save engineering cost and construction cycle. Based on the actual engineering examples，this paper analyzes the scheme selection and some key technical problems of the pipeline in-situ suspension when the new subway station collides with the original pipeline，which ensures the normal use of the pipeline and the smooth construction.
Keywords：electric power pipeline；in-situ suspension；emergency plan
引言
目前国内各大中城市通过发展轨道交通来缓解日益拥堵的交通问题，地铁规划线路剧增，难免发生新建地铁车站与城市原有规划管线交叉碰撞的问题。地铁施工中的管线处理常有永迁，临时迁改，悬吊，特殊保护等措施，对于不同管线应根据管线种类、管线状况、影响程度和危害采取不同的处理方法[1]。这些管线阻碍或影响这地铁施工，若进行迁改则工程量巨大，费用昂贵[2]。工程中常见的管线有雨、污水等市政管线，电力管线等，雨、污水管线埋深深、服务区域面积大，自重大，无法采用悬吊保护[3]。在实际工程中，10kV等电压较低电缆在跨度不大的情况下可以进行悬吊保护，110kV等高压电缆则不宜悬吊，建议改移除施工范围[1]。本文结合工程实例，对现有电力管线采取原位悬吊保护[4~10]的方法以减小其对新建地铁车站施工的影响，这对类似工程具有一定的参考价值。
1 工程概况
图1 车站平面布置图
Fig.1 The plane relation of station
工程为宁波市轨道交通2号线鄞州大道站，该站沿雅戈尔大道西南-东北向布置，为地下二层岛式站台车站。车站设置7个通道（3预留通道）及3个风井，3个风井均设在车站东侧。其中1号风井坐落在车站的最南侧，2号风井坐落在车站的中部，3号风井设在车站最北端与4号通道共同布置。东侧附属结构上方沿雅戈尔大道方向存在10kV伏高压电缆，共有6根，该电缆由混凝土箱涵保护，箱涵顶面位于地面以下约0.5米。施工范围内沿线共有6口检修井，其中有1口电力检修井位于1号低风井中，具体的平面布置如图1所示。
2 管线保护方案
2.1 方案确定
原定该电力管线处理方案为临时改迁，即附属结构前将管线迁移至他处，施工完成后将管线复位。但由于该管线迁改接长约为400m，而且是鄞州区工业用电和民用用电的主供电缆，涉及的产权单位众多，协调难度大，社会影响范围广，预计费用也比较高，不确定因素较多，后期改为原位悬吊保护。
2.2 悬吊方案比较
在不改变管线位置的情况下对管线保护方案有：直接悬吊、置换后悬吊、底部支撑等方法。
（1）悬吊式保护管线的悬吊梁拆除方便，可多次利用，有利于降低工程成本，但是设计施工相对稍难，需要专门的支座，且梁的断面较大；
（2）下承式保护管线的承托梁设计简单、施工方便，但后期不便于拆除。
本工程基坑深度大于10m，管线在地面以下0.5m处，结合基坑上部圈梁考虑，宜做对管线作加固悬吊处理，无需在坑内在另外加设额外支撑，这样既扩大基坑内部空间，也有利于减少造价。
悬吊梁主要有采用贝雷梁[11~14]或军用梁[15]便桥对管道进行顶托保护；采用万能杆件[16~17]作为悬吊梁进行悬吊保护；采用型钢组合梁作为悬吊梁进行悬吊保护，各个悬吊梁特点如表1[18]所示：
表1 各类悬吊梁
Tab.1 various types of suspended beams’ comparison
通过对比，虽然型钢组合梁成本稍高，但是考虑现场的复杂性，以及施工的便利和灵活性，取材方便，决定采用型钢组合梁。
2.3 各风井管线悬吊保护
（1）管线保护方案具体实施：
管线悬吊采用钢架结构，两榀双拼I40a工字钢横跨基坑上方两端架在圈梁上作为悬吊的主要承重构件，φ32钢筋两端车丝作为吊杆，双拼工字钢上等间距设置16a号槽钢作为“扁担梁”挑起下面悬吊构件，沿混凝土箱涵方向在箱涵底部纵向设置两道16a号槽钢，横向等间距设置16a号槽钢形成“井”字架作为悬吊结构的托架。最后与两侧φ32钢筋吊杆通过螺栓连接形成一个环抱结构包住箱体结构，环抱结构间距为0.5m。具体如图2、图3所示。
图5 2号风井管线悬吊保护平面示意图
Fig.5 The plane relation of NO.2 air shaft
图7 3号风井及4号出入口管线悬吊保护平面示意图
Fig.7 The plane relation of NO.3 air shaft and NO.4 entrance
3 项目难点
在工程施工中，遇到了以下的难点：
（1）管线保护箱涵与附属围护结构圈梁标高有冲突。电力管线保护箱涵顶面标高位于地面以下0.5米，1号风井圈梁顶标高为地面以上0.1米；2号风井圈梁顶面标高位于地面以下0.33米；3号出入口圈梁顶面标高位于地面以下0.605米；4号通道及3号风井圈梁顶标高位于地面以下0.69m。施工圈梁时，需要在管线穿越部分断开，这不利于围护结构的整体性。
将圈梁的设计标高抬高1m处理，使整个管线及其保护箱涵位于圈梁的下方，对圈梁施工影响较小。
（2）管线悬吊占用的最小宽度范围是1.2米，导致管线下方两根围护桩不能施工，即该部分有2~3米宽的土体在基坑开挖的过程中没有支护。
变混凝土箱涵两侧2根工法桩为钻孔灌注桩。施工至管线位置时，取消管线下部的两根桩，跳过施工。将所有桩施工完成后即开始进行圈梁施工，施工圈梁时，在管线位置上方预埋600*600*20的钢板作为后期悬吊桁架主梁工字钢焊接用。由于箱涵下有将近2米的宽度范围没有围护结构，因此为了保证开挖过程中该部分土体稳定，施工中采用5cm厚竹胶板进行封挡，采取竹胶板后注双液浆止水。具体做法是随着基坑的分层开挖逐层安装竹胶板+壁后注浆，每开挖完一层将管线箱涵两侧的围护桩临开挖面一侧主筋剥露出来，然后在钢筋上焊接卡槽用来卡住竹胶板。安装完竹胶板即开始进行壁后注浆止水，双叶浆注至基坑开挖面下3米范围。
（3）管线采取原位悬吊保护，对围护结构的形式、施工工法等有很大的影响。原来的SMW工法桩已经不能满足保护要求，局部需要变化围护结构形式，把工法桩改为钻孔灌注桩+高压旋喷桩止水帷幕。
（4）1号风井范围内有一电力井，悬吊保护时需要将该井临时废除，井内管线采用30mm厚钢板焊接钢箱，钢箱包裹两端砼箱涵60cm，与砼箱涵形成整体共同悬吊于钢桁架之下。
（5）4号出入口结构与电力管线线路冲突，悬吊施工时需要对管线进行移位，或者将出入口移位。
（6）1号风井、2号风井和3号出入口跨度较小，中间设置2道格构柱，对于3号风井和4号出入口管线悬吊跨度较大，中间设置4道格构柱支撑，具体情况如表2所示。格构柱设在悬吊桁架两侧面，用16号双拼槽钢焊接作为钢梁支撑于砼箱涵底部，如图8所示。
表2 电力管线悬吊保护统计表
Tab.2 suspended and protected power line's statistics
图8 格构柱支撑示意图
Fig.8 The profile section drawings of pipeline
结构施工完成后，首先进行土方回填。由于管线箱涵底部到结构顶面净距离为2~3米，因此土方回填时无法实现机械压实，只能依靠人工夯实。1号风井内土方回填至原电力检修井底标高时砌筑修复原有井，检修井砌筑完成后拆除该部分的钢箱。继续回填土方，回填至砼箱涵底后开始拆除吊杆及托架，拆除时采用间隔拆除的方法，间隔距离为1米。拆除完吊杆及托架及时进行箱涵底部填充，为保证箱涵底部密实，必要时可在箱涵底部进行注浆加固。回填箱涵两侧土方时要注意，箱涵的两侧对称回填，以免一侧受力不均导致箱涵挤压移位。另外，结构顶板以上部分的格构柱不进行拆除，继续作为管线箱涵保护的支撑。结构内部的格构柱后期割除。
4 监控与应急预案
施工中加强对管线的监测巡视，在管线的箱涵上布设沉降观测点，通过观测点的沉降变化及时了解受保护对象的变形情况，这有助于及时采取加固和相应的处理措施。每天对钢桁架的各个节点部位进行巡视观察，主要看各节点部位焊缝是否有开裂断开的现象，如果发现有破坏的部位及时进行加固处理。项目部成立应急预案指挥小组，对施工中的突发事件进行处理。
针对突发事件，主要采取以下措施：
（1）在管线保护的范围建立距离不等的安全区域，挂牌明确标识。
（2）管线发生损害后，应立即停止作业，防止对管线的进一步破坏。
（3）当发生挖断电力电缆事故时，人员要远离事故点，防止发生触电事故。
（4）当管线损害事故发生后，应尽快设立隔离区并尽快报告到应急响应小组现场总指挥部。应急响应小组现场总指挥负责现场组织工作。
5 结语
宁波地铁二号线鄞州大道站附属结构通过对电力管线采用原位悬吊保护方案，克服了改迁实施难度大、费用高的困难，保证高压电力管线的安全正常使用，同时也保证了地铁施工正常进行，按期开通运营，也节约了巨额工程费（表3）。本次悬吊案例，周边环境复杂，结构实施难度大，为类似工程积累了宝贵经验。
表3 方案效益对比
Tab.3 Benefits’ comparison of program
注：费用[19]单位为：万元。
参考文献：
[1]王德福，张穆童. 地铁设计中地下管线拆改综合设计工作思路及方法探讨[J]. 铁道标准设计，2009（10）.
[2]林志元. 地铁工程中地下管线处理方案探讨[J]. 都市快轨交通，1999（3）：19-21.
[3]闫智涛. 轨道交通建设工程中给排水管线迁改设计[J]. 给水排水，2015（7）：99-102.
[4]韩江波.新建地铁车站电力方沟悬吊保护施工技术.山西建筑，2014，40（2）；106-108.
[5]张 悦.横跨地铁明挖基坑大管径大埋深供水管原位提升悬吊保护技术[J].建筑工程技术与设计，2017，（11）：913-915.
[6]薛梦实，于雷，银宏飞等.地下段状排水管道原位悬吊加固保护施工技术[J].施工技术，2017，46（2）：76-78.
[7]牛瑞.地铁施工大直径水管悬吊保护设计[J].山西建筑，2010，36（34）：196-197.
[8]闫瑞生，王佳凤，刘攀宇.地铁明挖基坑管线保护设计及施工[J].工程质量，2012，30（9）：63-66.
[9]秦如意，陈友凯. 新建地铁站附属结构——管线保护方案[J]. 山西建筑，2015，41（3）；100-101.
[10]黄从刚.城市地下工程施工中对重要管线保护技术.隧道建设，2007，27（2）；68-71
[11]何宝玲[1].横跨车站基坑管线悬吊保护施工技术的探讨[J].中国科技信息，2013，（7）：60-60.
[12]刘才平，付艳军，方超刚.高压电力管沟原位保护施工技术.水利水电施工，2016，0（5）；87-90刘才平，付艳军，方超刚.高压电力管沟原位保护施工技术.水利水电施工，2016，0（5）；87-90
[13]罗凤霞.贝雷架悬吊大直径重载管线工程应用实例与分析[J].隧道建设，2005，25（1）：35-38.
[14]丁海潮，杨俊.某过江隧道深基坑工程重要管线保护施工技术[J].施工技术，2014，（13）：89-93.
[15]姜伟，胡长明，梅源.某地铁车站深基坑工程管线悬吊施工技术[J].建筑技术，2011，42（6）：534-536.
[16]杜增伟.小浪底交通桥万能杆件栈桥设计[J].引文版：工程技术，2016，0（1）：104-105.
[17]张军.采用万能杆件悬吊保护横穿基坑的φ1.8m给水管施工技术[J].隧道建设，2013，33（6）：521-525.
[18]褚晓晖.横跨地铁基坑大直径城市给水管道原位保护技术[J].工程建设，2017，49（2）：32-36.
[19]靳升来.地铁施工10KV电力管线悬吊保护的效果分析[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（7）.
论文作者:杨金刚
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/5
标签：管线论文; 圈梁论文; 基坑论文; 原位论文; 结构论文; 地铁论文; 电力论文; 《防护工程》2019年12期论文;