韓江波

(北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京 100048)

1 工程概況

1)電力管溝與出入口位置關(guān)系及管溝內(nèi)部情況。豐臺科技園車站1號、2號出入口位于車站西側(cè)，1號出入口基坑寬7．3 m，長34．52m;2號出入口基坑寬7．3m，長31．72m。南北向2 000mm×2 000mm的電力管溝橫跨車站1號、2號出入口上方，電力管溝內(nèi)底埋深6．02 m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。出入口結(jié)構(gòu)頂距電力管溝0．3 m，周圍場地開闊。

電力方溝內(nèi)部情況:東側(cè)2路110 kV電纜，7條10 kV電纜，光纜2根;西側(cè)1路110 kV電纜，2條10 kV電纜，井蓋監(jiān)控線1根，懸吊位置前后20 m無管線接頭。

管線平面位置及走向圖見圖1，電力溝內(nèi)部原狀斷面圖見圖2。

圖1 管線平面位置及走向圖

圖2 電力溝內(nèi)部原狀斷面圖

2)工程地質(zhì)水文情況。本段線路土層分布較為穩(wěn)定，自上而下依次為人工填土、新近沉積土層、第四紀(jì)晚更新世沖洪積地層，其中人工填土普遍厚度0．5 m～2．0 m;新近沉積土層普遍分布，厚度一般為 5．0 m ～6．25 m。

勘察深度范圍內(nèi)測到一層穩(wěn)定分布的地下水:水位標(biāo)高為19．23 m ～19．86 m，低于結(jié)構(gòu) 12 m，類型為潛水，上層無滯水，對施工無影響。

3)基坑周邊風(fēng)險(xiǎn)源情況、安全等級及保護(hù)措施。1號、2號出入口基坑周邊風(fēng)險(xiǎn)源為二級，變形控制保護(hù)等級一級，保護(hù)措施采用圍護(hù)樁+鋼支撐圍護(hù)形式，一級基坑設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制基坑開挖引起的地層變形，變形控制標(biāo)準(zhǔn)管線變形不大于10 mm。

2 電力方溝懸吊工程總體施工安排

1)總體施工安排。

電力管溝保護(hù)方案分為兩部分:a．對開挖影響范圍電力方溝內(nèi)部電纜進(jìn)行13 m保護(hù);b．對懸空的7 m電力溝進(jìn)行懸吊保護(hù)。為進(jìn)一步降低風(fēng)險(xiǎn)，整個工程安排在雨季之后施工。

2)施工控制重點(diǎn)、難點(diǎn)。

a．內(nèi)部管線懸吊施工安全風(fēng)險(xiǎn)較大，施工時應(yīng)避免影響電力管線安全。b．外部懸吊工程量大，影響因素多，應(yīng)加強(qiáng)施工控制，確保萬無一失。

3)工期安排。

電力管溝的懸吊實(shí)施定為:2010年10月19日～2011年1月24日。

3 施工實(shí)施方案

1)電力管溝內(nèi)部電纜線懸吊保護(hù)方案。在隧道內(nèi)焊接保護(hù)鋼架13 m，將電纜移動至保護(hù)鋼架上，在鋼架頂部焊接8號鋼板，拆除電纜支架28個。為確保電纜安全，在焊接時電纜外側(cè)需覆蓋防火槽盒。在移動電纜時，為確保移動電纜長度余量，每根電纜需移動50 m。拆除電纜防盜卡具8套×3路(共24套卡具)，拆除卡具時，需要使用防盜螺栓專用破除工具。a．總工序:按照施工要求準(zhǔn)備材料→焊接鋼架→焊接鋼板→逐層移動電纜→拆除支架→焊接鋼架中間連接橫撐→完成保護(hù)→恢復(fù)。b．具體工藝:在步道兩側(cè)通長敷設(shè)2根13m長的20號工字鋼，在通長敷設(shè)的工字鋼上面立著焊接1．6 m長的20號工字鋼，總共28根。在立著焊接的20號工字鋼頂部每間隔1 m橫著焊接1根1．6 m長的20號工字鋼，共14根，中間由20號工字鋼焊接連為一體。在立著的工字鋼側(cè)面，在與支架平行的高度，橫著焊接500 mm長的8號槽鋼，共計(jì)7×14=98根。在鋼架頂部敷設(shè)1．6 m寬×13 m長×8 mm厚的鋼板并與工字鋼焊接牢固。逐層移動電纜和光纜至橫著焊接8號槽鋼上。拆除28個支架，焊接600mm長20號工字鋼橫撐，共14根(在焊接鋼架時，電纜、光纜上面敷設(shè)防火槽盒)，具體情況見圖3。

2)電力方溝外部的懸吊保護(hù)。針對本工程實(shí)施的基坑支護(hù)方案，將保護(hù)的管線均使用工字型鋼梁懸吊或固定，經(jīng)計(jì)算采用Ⅰ56b雙工字鋼梁、懸吊鋼筋固定。雙工字鋼間距3 m共2道，懸吊鋼筋共14排間距為50 cm，靠側(cè)墻位置懸吊鋼筋離側(cè)墻距離為40 cm?；又ёo(hù)樁上的冠梁作為鋼梁的支座，并嵌固在樁頂壓頂梁上。a．總工序:工字鋼安裝→分段土方開挖至電力溝底→安裝管溝底部鋼板→安裝槽鋼托梁→安裝螺紋鋼→懸吊→恢復(fù)回填。b．具體施工方法:由于管線的標(biāo)高均位于支護(hù)坡頂以下，施工時，使用工字鋼梁及鋼制支架懸吊管線。管線兩端底部土體采用注漿加固。土方開挖至管線底標(biāo)高時開始安裝工字鋼梁和進(jìn)行管線懸吊。工字型鋼梁與支護(hù)樁上冠梁連接做法:利用冠梁頂預(yù)留的鋼板和鋼筋，鋼板、鋼筋與工字鋼梁焊接固定。選用HRB335Φ22螺紋鋼14排均勻布置錨固在工字鋼梁上。電力管溝的懸吊在管溝內(nèi)部電纜懸吊完成后開始，懸吊時從一頭向另一頭懸吊，每挖出一段管線，及時施放吊筋及電力溝下部墊板鋼板，安置槽鋼托梁，并及時對槽鋼進(jìn)行抄平，確保每根槽鋼在同一水平面上，防止混凝土護(hù)壁因受力不均發(fā)生開裂。完成后再向前開挖直至管線完全露出基坑為止。施工懸吊段如遇電力管溝接頭，在接頭位置兩端各增加一個槽鋼托梁。

圖3 電力管溝內(nèi)部電纜保護(hù)斷面圖

3)電力管溝懸吊保護(hù)的解除。在1號、2號出入口結(jié)構(gòu)及外包防水施工完畢后，需對電力管溝進(jìn)行恢復(fù)，并回填基坑。具體措施如下:a．結(jié)構(gòu)外包防水施工完畢后，在出入口頂板管線位置砌磚基支托電力管線，并在電力管溝周壁施作SBS防水。b．磚基強(qiáng)度滿足要求后，拆除污水管線懸吊型鋼，并在管壁外包草席。c．最后進(jìn)行基坑回填?；踊靥顕?yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求對管線上方回填土進(jìn)行人工夯實(shí)，并在回填期間禁止在管線上方行車。

4 懸吊結(jié)構(gòu)受力驗(yàn)算

4．1 荷載計(jì)算

電力方溝長×寬=2．5 m×2．5 m，溝底距冠梁頂5．391 m，壁厚為0．25 m，懸空總長度7．3 m。兩道Ⅰ56b工字梁間距3 m，跨度7．3 m。槽鋼間距0．5 m，跨度3 m。因方溝內(nèi)管線情況不明，將管線自重設(shè)為2．5 kN/m。取0．5 m為計(jì)算單元，如圖4所示。

圖4 荷載計(jì)算示意圖

圖5 雙拼16b普通槽鋼受力分析圖

鋼筋混凝土自重取:24 kN/m3，則:

恒載:電力方溝:(2．52-22)×0．5 ×25/2．5=11．25 kN/m。

管線自重:2．5 kN/m。

墊塊鋼板:7．85×10×0．5/103=0．04 kN/m。

活載:方溝不上人，取0．5 kN/m。

總:q1=1．2 ×13．79+1．4 ×0．5=17．25 kN/m。

16b 槽鋼自重:q2=39．49 kg/m=0．395 kN/m。

4．2 受力分析

圖6 Φ22螺紋鋼受力分析圖

圖7 雙拼Ⅰ 56b普通工字鋼受力分析圖

1)雙拼16b普通槽鋼(見圖5)。

查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊第二版》表3．2-4［1］，雙拼16b槽鋼材料特性:

剪力:Vmax=17．75 kN，彎矩:Mmax=17．45 kN·m。

a．抗彎:

b．抗撓:

c．抗剪:

其中，V為計(jì)算截面沿腹板平面作用的剪力設(shè)計(jì)值，V=Vmax=17．75 kN;S為中和軸以上毛截面對中和軸的面積矩，S=1．3×105mm3;I為毛截面慣性矩，I=1 869×104mm4;tw為腹板厚度，tw=8．5 mm;fv為鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，fv=125 N/mm2。

2)Φ22螺紋鋼(見圖6)。

自重:2．98 kg/m，長5．391+0．6=6 m。

其中，f為螺紋鋼抗拉強(qiáng)度，取335 N/mm2;A為螺紋鋼截面面積，取380 mm2;縱向拉伸變形:Δl=Nl/EA=17．93×6×106/2．06×105×380=1．37 mm。

3)雙拼Ⅰ56b普通工字鋼(見圖7)。

查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊第二版》表3．1-3，知單根Ⅰ56b材料特征，則雙拼:

工字鋼自重:g3=230．12 kg/m=2．3 kN/m。

剪力:Vmax=133．91 kN。

彎矩:Mmax=253．72 kN·m。

a．抗 彎:σ =Mmax/W=253．72 × 106/4 893 × 103=51．85 N/mm2＜［f］=215 N/mm2。

b．抗撓:ω =0．003 9 m=3．9 mm。

c．抗剪:τ=VS/(Itw)=133．91×103×1．25×106/(67 518×104×14．5)=17．10 N/mm2＜［fv］=125 N/mm2。

5 監(jiān)測實(shí)施方案

1)監(jiān)測項(xiàng)目和頻率。根據(jù)設(shè)計(jì)要求結(jié)合實(shí)際情況，管線監(jiān)測項(xiàng)目為:管線沉降、日常巡視2個項(xiàng)目。在電力方溝兩端及中間布設(shè)沉降觀測點(diǎn)，共計(jì)3個，管線監(jiān)測頻率見表1。

表1 管線監(jiān)測頻率

2)測設(shè)的方法及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。數(shù)據(jù)監(jiān)測:最大變形值為10 mm，預(yù)警值為7 mm，報(bào)警值為8 mm。

日常巡視:肉眼觀察變化情況，包括1號、2號出入口周邊地質(zhì)情況、邊坡支護(hù)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)開裂、邊坡滲漏水、管線是否出現(xiàn)裂縫、懸吊設(shè)備工作狀況等。同當(dāng)天沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合來判斷結(jié)構(gòu)是否變形。

6 結(jié)語

1)地鐵車站1號、2號出入口管線懸吊保護(hù)方案制定到施工完成，第三方監(jiān)測單位及施工單位監(jiān)測管線最大沉降量為1．9 mm，同時施工過程中相關(guān)產(chǎn)權(quán)從未出現(xiàn)預(yù)警，上述情況說明電力方溝懸吊方案是成功的。2)因地制宜，選擇合理的施工方案，是規(guī)避工程施工風(fēng)險(xiǎn)、降低工程成本最有效的措施，采取電力懸吊保護(hù)方案比對電力管溝整個改移對當(dāng)?shù)鼐用裆钣绊懶?，且成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電力管溝改移。

［1］羅邦富，魏明鐘，沈祖炎．鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊［M］．第2版．北京:冶金工業(yè)出版社，2005．

［2］張海峰．地鐵車站主體結(jié)構(gòu)頂部電力管廊懸吊保護(hù)施工技術(shù)［J］．現(xiàn)代城市軌道交通，2011(S1):40-41．