替代施工现场既有电力系统改移的电力管沟悬吊保护工法

施工中，基坑开挖作为基建项目的基础是必不可少的环节，如今随着城市基础设施日益完善，地下管线的数量也逐渐增多，这就致使基坑开挖过程中不可避免地会遇到与地下管线交越的情况。如果对地下管线的保护措施不当，会破坏管线且由于管线介质传输的特殊性很可能危及人员和基坑安全。

以往工程遇到交越管线的做法常用管线改移、钢便梁支撑保护。管线改移是对既有管线进行迁改，但是需要与产权部门协调，编制改移方案，走审批流程等协调部门多、迁改难度大、耗时周期长，严重影响工期节点目标。钢便梁支撑保护，受基坑支护形式、管线位置以及空间限制影响大，较难满足施工条件。

1  工程概况

新机场管廊工程在施工至里程K0+659~K0+689时，由地面管井发现地下存在不明管线，经与产权单位确认为混凝土电力管沟，电力管沟截面尺寸为2 m×2.1 m，与待建管廊成十字交越平面关系，经查越产权单位施工图纸，电力管沟与待建管廊竖向位置关系为：电力管沟垫层底位于待建管廊正上方0.8 m。

待建管廊周边环境北侧为现状大礼路，南侧为新机场高速施工单位的施工道路，同时南北道路两侧均种植绿化，同期施工的大礼路主管廊自西向东施工，新机场管廊工期压力大且业主要求不能影响主管廊施工，给电力管沟改移带来巨大困难。

2  方案确定与选择

2.1  第一方案

确定电力管沟与待建管廊位置关系后，按照常规做法考虑现场情况，即拆除既有电力管道，待管廊建设完成后，再原状恢复电力管道，经过与产权单位沟通，电力管沟已投入使用，不能中断使用，故此方案不可行（表1）。

表1  方案对比

2.2  第二方案

如保证正常运行，需要对电力管沟进行改移，避开待建管廊施工范围。

考虑现场实际情况，待建管廊北侧为现状的大礼路，待建管廊南侧为新机场高速施工主要通道，电力管沟材质为钢筋混凝土，考虑改移施工工期，占用两侧道路或绿化等，还需要与相关政府主管部门报批，手续复杂，且时间长。从工期和成本上考虑，不可行。

2.3  第三方案

施工红线范围外占用场地进行改移管线，不可行，只能在红线范围内考虑加固方案，从而确定对电力管沟采用悬吊的方法进行保护（图1）。

图1  悬吊保护现场

既可以解决占地问题，同时减少外部沟通，节省工期，在可控范围内进行待建管廊的施工。

3  工艺原理

（1）利用电力管沟两侧各4根桩作为悬吊保护中基础承载的作用。

（2）利用双拼H型钢代替传统了钢筋混凝土冠梁，通过H型钢将支护结构结合为整体，同时缩短了应用传统钢筋混凝土冠梁的施工工期。

（3）电力管沟底部采用双拼I28b工字钢做吊杆及托杆，有效减少了正常支护所需占用的空间；并在电力管沟底部设置铺底木板，防止破坏现况电力管沟防水保护层；采用C25精轧螺纹钢连接H型钢和工字钢进行预应力张拉，完成对电力管沟的悬吊保护。

（4）待建管廊施工完成后，管廊肥槽采用C15普通混凝土进行回填，管廊与电力管沟之间空隙采用C20微膨胀混凝土进行回填，待混凝土强度满足要求后，释放预应力，悬吊用双拼I28b工字钢做托杆废弃，灌注桩废弃，双拼H型钢可回收。

4  管沟悬吊

（1）在施工完成后的钻孔灌注桩上架设双拼H型钢600 mm×300 mm（图2），双拼H型钢在存放场地上拼接成6 m长，相邻双拼H型钢间用630 mm×350 mm×30 mm缀板进行连接，间距1750 mm，人工配合25 t进行架设。架设时须保证安放位置准确。架设完毕后，将双拼工字钢与钻孔灌注桩顶预埋钢板进行有效焊接，在钻孔灌注桩对称位置设置横隔板，在两根H型钢接长端分别设置横隔板，接长后2个横隔板重合对拼，并进行焊接，焊缝厚度不小于8 mm，以保持截面形状、增强横向刚度，确保双拼H型钢整体稳定。H型钢接长部位应位于支座1/3范围内。接长方式为对接焊接，H型钢腹板位置增加补强板，补强板规格600 mm×400 mm，满焊且焊缝宽度不小于8 mm。

图2  双拼H型钢固定

（2）施放悬吊A25精轧螺纹钢，安置双拼I28b工字钢及50 mm厚铺底木板，双拼I28b工字钢托梁采用缀板焊接加固，精轧螺纹钢与双拼I28b工字钢通过螺纹套筒及16 mm钢垫块进行连接，钢垫块开A27孔，钢垫块与双拼I28b工字钢托架间满焊，焊缝厚度不小于8 mm。

（3）在施加预应力前，双拼工字钢顶需设置10 mm厚竹胶板，确保电力管沟底面平整，施加预应力时消化刚性构件之间的微变形，保证结构的安全性。精轧螺纹钢张拉预应力（图3），张拉力值使用张拉力和电力管沟位移双控，张拉力控制在74 kN，且同一截面上的精轧螺纹钢在张拉预应力是同时进行张拉，保证张拉力达到设计值，且精轧螺纹钢受力均匀，防止电力管沟因受力不均发生开裂或破坏混凝土结构的现象发生。

图3  施加预应力

（4）双拼H型钢框架顶及电力管沟结构顶设置水平及竖向监测点，间距不大于5 m，竖直向下的位移不大于L/600（L为跨径）短跨中（6 m）容许最大挠度10 mm，长跨中（12 m）容许最大挠度20 mm。施工过程要加强监控监测，严格控制现况电力框架和基坑变形。

测点在双拼H型钢梁上及电力管沟沿长度方向中心线上做标识，标识点以不受破坏、不受施工影响、牢固、便于观测的原则进行布设，布设15个点（图4），且满足图纸要求最大间距不大于5 m的要求。

图4  监测点布置示意

5  工法特点

5.1  工期方面

通过采用悬吊施工代替了管线改移，大幅减少了与管线产权部门的协调、编制改移方案、走审批流程的手续，并节约了工期；以围护桩的承载力为基础，通过双拼H型钢连接成整体，代替了传统的冠梁施工，节约了施工时间。

5.2  空间方面

上部采用H型钢连接，下部采用双拼I28b工字钢做吊杆及托杆有效地解决了钢便梁支撑保护施工场地受限的缺点。

5.3  安全方面

以围护桩为基础，采用精轧螺纹钢施加预应力的方法提供了悬吊管线的作用力，有效保证了管线在施工过程中的稳定性。

5.4  经济方面

规避了后期可能因施工等原因与电力管沟产权单位产生的问题、维护费用以及涉及改移占地的相关费用等。

6  效益分析

本工程经济效益主要从节约工期进而降低潜在窝工成本方面分析，因与电力管沟交越位置管廊处地表为规划道路及绿化，且该段管廊为大礼路南段端头管廊与新航城管廊相接，是重要的施工节点，如不尽快施工完毕回填，将严重影响其他工程进度；通过避免潜在窝工成本获得经济效益300 877元。同时，采用悬吊保护施工，有效地保证了既有地下电力管沟的安全，杜绝了因施工破坏地下管线与管线产权单位的纠纷。

7  结束语

地下综合管廊作为城市重要的生命线，在施工过程中常因临近地下空间开发利用，存在不同专业的管线影响正常施工进度。

本工程通过悬吊保护工法成功地实现了下穿既有电力管沟及其他管线的目标。通过设计合理的支护体系、悬吊结构和材料参数等，有效地保证了既有管沟的安全。

因不涉及管沟改移等需要消耗大量时间与产权单位协调的问题，有效地节约了工期；占用空间较小，对场地要求不高，解决了钢便梁支撑保护工法空间受限的问题；所采用的材料，均为施工现场常规材料，无需再寻找多个厂家进行比选、考察，从而节约了工期。

本工法通过新机场管廊工程实践，证明了其安全性及技术上的可实施性，为后期类似电力管沟跨基坑的保护施工提供借鉴。