地铁车站基坑内大跨度超高压电力管沟悬吊装置及方法
阅读说明：本技术 地铁车站基坑内大跨度超高压电力管沟悬吊装置及方法 (Large-span ultrahigh-voltage power pipe trench suspension device and method in subway station foundation pit ) 是由 王振坤 石艳军 艾晶晶 欧阳红星 曹富荣 简容海 郭二涛 于 2021-07-21 设计创作，主要内容包括：地铁车站基坑内大跨度超高压电力管沟悬吊装置及方法,包括电力管沟连接的钢结构桁架,钢结构桁架两端伸入电力管沟内,沿着钢结构桁架方向设置有多个格构支撑,格构支撑与钢结构桁架下端接触,格构支撑下端与基坑地面基础固定连接,电缆放置在电力管沟和钢结构桁架内,施工方法包括：电缆的防护、管沟的拆除、桁架的安装及基坑完成后的复原,可以较好地解决地铁车站施工中受电力管沟无法迁改影响车站施工,或者迁改周期长、费用高问题影响车站封顶工期的问题。(Large-span superhigh pressure power pipe ditch suspension device and method in subway station foundation ditch, including the steel construction truss that the power pipe ditch is connected, in steel construction truss both ends stretched into the power pipe ditch, be provided with a plurality of lattice supports along steel construction truss direction, lattice support and steel construction truss lower extreme contact, lattice support lower extreme and foundation ditch ground basis fixed connection, the cable is placed in power pipe ditch and steel construction truss, construction method includes: the protection of cable, the demolition of trench, the installation of truss and the recovery after the foundation ditch is accomplished can solve better in the subway station construction and can't move the problem that changes the influence station construction by the electric power trench, perhaps move and change the cycle length, the problem that the expense is high influences the time limit for a project of station capping.)
技术领域
本发明涉及城市轨道交通、综合管廊施工技术领域，具体涉及一种地铁车站基坑内大跨度超高压电力管沟悬吊装置及方法。
背景技术
我国国内各城市地铁工程一般都从既有城区辐射至城郊，大部分车站位于城市主干道下，城市雨污水、天然气、给水、通讯、电力等各种地下管线纵横交错，一般在地铁车站施工前应将施工范围内的各类管线进行永久迁改或者临时迁改，以满足地铁结构施工条件。
国内城市供电网主要有330kV、110kV、10kV等各级变电站组成，城市内的电力管沟一般敷设10kV、110kV等高压及超高压电缆，承担着城市某个区域大面积的供电任务，电力线缆承担着电力保供的重任，不能随意停电。同时，电力产权部门对于电力改迁的管控严格，迁改手续复杂、审批周期较长，迁改费用较大。一座地铁车站土建工程合理施工周期在24个月左右，根据国内既有地铁建设经验，涉及到高压、超高压电力管线及管沟迁改周期一般都在12个月以上，无法满足工期较为紧张的地铁建设。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种地铁车站基坑内大跨度超高压电力管沟悬吊装置及方法，在迁改无法满足工期要求的情况下，采取对超高压电力管沟破除、电力线缆整体悬吊的方法，在工期和经济性方面优势显著，不影响电缆的正常使用和基坑正常施工。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
地铁车站基坑内大跨度超高压电力管沟悬吊装置，包括电力管沟连接的钢结构桁架，钢结构桁架两侧与基坑支护冠梁悬吊连接，钢结构桁架两端伸入电力管沟内，沿着钢结构桁架方向设置有多个格构支撑，格构支撑与钢结构桁架下端接触，格构支撑下端与基坑地面基础固定连接，电缆放置在电力管沟和钢结构桁架内，电缆和钢结构桁架的整体重量由多个格构支撑共同承担，钢结构桁架下部与格构支撑、基坑形成的空间用用于施工。
上述的钢结构桁架由四根钢主梁沿着长方形或者正方形平行设置，钢主梁之间由钢横梁固定连接，钢横梁之间由斜向的弦杆首尾固定连接，上端两根钢主梁与基坑支护冠梁悬吊连接，钢结构桁架内设有钢桁架电缆支架用于固定电缆。
上述的钢主梁和钢横梁均为H型钢梁。
上述的格构支撑包括上下固定连接的两根格构柱和两根灌注桩，灌注桩下端与基坑地面基础固定连接，两根格构柱和两根灌注桩分设在钢结构桁架两侧，两根格构柱之间由支撑横梁固定连接，钢结构桁架下端放置在支撑横梁上，两根灌注桩上端由承台基础固定连接。
上述的格构柱下端嵌入灌注桩内并浇筑在一起形成整体，格构柱采用角钢及钢板缀条焊接而成，格构柱插入基础长度为3m。
上述的钢结构桁架为多段拼接的钢主梁连续连接而成，单跨跨度为为20～25m，格构支撑在拼接处进行支撑，电力管沟基坑支护结构采用钢格栅+喷射混凝土支护。
使用上述地铁车站基坑内大跨度超高压电力管沟悬吊装置的悬吊施工方法，施工的具体步骤为：
Step1、查明车站基坑范围内电力管沟中高压和电缆的具体情况，绘制电缆分布图，标注线缆挪移风险，标注需要悬吊的电力管沟长度及范围；
Step2、对电力管沟内的电缆在接头位置安装防爆盒，采用防火泥填充，并做绝缘处理；
Step3、在电力管沟底部安装绝缘底板，使用防火沙袋平铺于绝缘底板即电缆底层位置；
Step4、对电缆采用MPP电力保护管进行包裹保护，并在电缆保护管两端接口处采用防火泥封堵；
Step5、使用防火沙袋对电缆进行分层保护，在最顶层电缆的MPP电力保护管上平铺一层防火沙袋，并在上部平铺防火板；
Step6、在电力管沟悬吊支撑部位施工格构柱以及格构柱的基础灌注桩；
Step7、对需要悬吊的电力管沟混凝土结构进行保护性拆除；
Step8、围绕保护好的电缆制作、安装钢结构桁架，钢结构桁架两侧与基坑支护冠梁悬吊连接，钢结构桁架下端采用格构柱及支撑横梁进行支撑，安装钢结构桁架的接地装置；
Step9、将钢结构桁架内的电缆按照电压等级分层敷设至钢桁架电缆支架上并采用扎带固定。
当基坑内施工完成后，电力管沟的复原步骤为：
Step10、在基坑施工完成、顶板回填至钢结构桁架底部位置后，对电力管沟和钢结构桁架底部进行垫层及铺设底板和防火沙袋，拆除桁架底部弦杆并将电缆分层落地；
Step11、拆除钢结构桁架，分段割除格构支撑，重新浇筑复原之前拆除的电力管沟，并完成电缆复原。
上述的Step7的具体步骤为：
Step7.1、切割线缆支架，将电力管沟内的电力管沟线缆支架通过接地扁铁进行连接并接地，然后割除支架，割除支架时采取防火、防静电及换气措施；
Step7.2、切割顶盖，在需要拆除的电力管沟顶盖上进行钻孔并钻通，形成顶盖起吊孔，沿着需要拆除的电力管沟侧壁上端划出顶盖切割线，沿着顶盖切割线对电力管沟混凝土结构进行静力切割，切割完成后利用顶盖起吊孔将切割归后的顶盖起吊并转移；
Step7.2、切割侧壁，在需要拆除的电力管沟侧壁下端划出侧壁切割线，沿着侧壁切割线对混凝土结构进行静力切割，切割后移除切割下的侧壁。
上述的Step11中复原拆除的电力管沟按照底板、侧壁、顶板的顺序进行浇筑施工，管沟顶板采用小块拼装的定制钢模板，恢复工作包括管沟土建接地、电缆支架安装。
本发明提供的一种地铁车站基坑内大跨度超高压电力管沟悬吊装置及方法，具有如下有益效果：
1、悬吊保护施工范围内的电缆接头安装防爆盒、封堵防火泥，确保了线缆挪移的安全；管沟底部安装绝缘板，分层放置防火沙袋确保电缆防护措施到位，保证管沟线缆的实施安全；
2、电力管沟混凝土结构采用无振动的绳锯分块拆除，电力线缆采用钢桁架结构整体悬吊，钢桁架连续梁支撑点采用格构柱及钢梁，确保了支撑立柱结构与车站结构的细部处理到位，也确保了大跨度钢桁架悬吊安全；
3、在工期方面，电力管沟悬吊保护与迁改相比具有较大的优势，根据以往地铁类似工程施工经验，割接迁改周期在1年以上，迁改费用相当高。采用整体悬吊保护方案，工期在3个月左右，费用约为迁改费用的1/4左右；
4、采用钢桁架实现大跨度超高压电力管沟悬吊，可实现不停电作业和施工，保障了施工区域内电力管线供电范围的电力供应，避免了停电造成的经济损失，经济效益和社会效益显著，具有普遍的适用性和推广性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明悬吊装置的整体结构图；
图2为本发明施工方法中step3-5安装示意图；
图3为本发明施工方法中step7.1中架拆除示意图；
图4为本发明施工方法中step7.2中顶盖拆除示意图；
图5为本发明施工方法中step7.3中侧壁拆除示意图；
图6为本发明中格构柱和灌注桩连接结构示意图；
图7为本发明中9钢结构桁架内电缆安装示意图；
图8为本发明中悬吊装置与基坑结构的连接示意图；
图9为本发明中step2防爆盒安装示意图。
其中：电力管沟1、钢结构桁架2、钢主梁21、钢横梁22、弦杆23、钢桁架电缆支架24、格构支撑3、灌注桩4、承台基础5、格构柱6、支撑横梁7、电缆8、MPP电力保护管9、绝缘底板10、防火沙袋11、防火板12、电力管沟线缆支架13、接地扁铁14、顶盖起吊孔15、顶盖切割线16、侧壁切割线17、基坑18、基坑边护支柱19、基坑横撑20、钢主梁21、钢横梁22、弦杆23、电缆支架24。
具体实施方式
以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。
如图1中所示，地铁车站基坑内大跨度超高压电力管沟悬吊装置，包括电力管沟1连接的钢结构桁架2，钢结构桁架2两侧与基坑支护冠梁悬吊连接，钢结构桁架2两端伸入电力管沟1内，沿着钢结构桁架2方向设置有多个格构支撑3，格构支撑3与钢结构桁架2下端接触，格构支撑3下端与基坑地面基础固定连接，电缆放置在电力管沟1和钢结构桁架2内，电缆和钢结构桁架2的整体重量由多个格构支撑3共同承担，钢结构桁架2下部与格构支撑3、基坑形成的空间用用于施工。
钢结构桁架2伸入电力管沟1内的部分底部设置传力钢板。
钢结构桁架2除采取直线形式外，也可依电力管沟1的分叉结构进行中间分叉结构，并采用格构支撑3进行分段支撑。
如图1中所示，上述的钢结构桁架2由四根钢主梁21沿着长方形或者正方形平行设置，钢主梁21之间由钢横梁22固定连接，钢横梁22之间由斜向的弦杆23首尾固定连接，上端两根钢主梁21与基坑支护冠梁悬吊连接，钢结构桁架2内设有钢桁架电缆支架24用于固定电缆。
横梁的布置间距为2m，钢结构桁架的单跨长度最大为20～25m，总长度可根据工程实际使用情况选择。
如图7所示，上述的钢主梁21和钢横梁22均为H型钢梁。
如图1和6示，上述的格构支撑3包括上下固定连接的两根格构柱6和两根灌注桩4，灌注桩4下端与基坑地面基础固定连接，两根格构柱6和两根灌注桩4分设在钢结构桁架2两侧，两根格构柱6之间由支撑横梁7固定连接，钢结构桁架2下端放置在支撑横梁7上，两根灌注桩4上端由承台基础5固定连接。
如图6所示，上述的格构柱6下端嵌入灌注桩4内并浇筑在一起形成整体，格构柱6采用角钢及钢板缀条焊接而成，格构柱6插入基础长度为3m。
如图8所示，上述的钢结构桁架2为多段拼接的钢主梁21连续连接而成，单跨跨度为为20～25m，格构支撑3在拼接处进行支撑，电力管沟1基坑支护结构采用钢格栅+喷射混凝土支护。
如图2-9中所示，使用上述地铁车站基坑内大跨度超高压电力管沟悬吊装置的悬吊施工方法，施工的具体步骤为：
Step1、查明车站基坑范围内电力管沟1中高压和电缆的具体情况，绘制电缆分布图，标注线缆挪移风险，标注需要悬吊的电力管沟1长度及范围；
Step2、对电力管沟1内的电缆在接头位置安装防爆盒，采用防火泥填充，并做绝缘处理；
Step3、在电力管沟1底部安装绝缘底板10，使用防火沙袋11平铺于绝缘底板10即电缆底层位置；
Step4、对电缆采用MPP电力保护管9进行包裹保护，并在电缆保护管两端接口处采用防火泥封堵；
Step5、使用防火沙袋11对电缆进行分层保护，在最顶层电缆的MPP电力保护管9上平铺一层防火沙袋11，并在上部平铺防火板12；
Step6、在电力管沟1悬吊支撑部位施工格构柱6以及格构柱6的基础灌注桩4；
Step7、对需要悬吊的电力管沟1混凝土结构进行保护性拆除；
Step8、围绕保护好的电缆制作、安装钢结构桁架2，钢结构桁架2两侧与基坑支护冠梁悬吊连接，钢结构桁架2下端采用格构柱6及支撑横梁7进行支撑，安装钢结构桁架2的接地装置；
Step9、将钢结构桁架2内的电缆按照电压等级分层敷设至钢桁架电缆支架24上并采用扎带固定。
当基坑内施工完成后，电力管沟1的复原步骤为：
Step10、在基坑施工完成、顶板回填至钢结构桁架2底部位置后，对电力管沟1和钢结构桁架2底部进行垫层及铺设底板和防火沙袋11，拆除桁架底部弦杆23并将电缆分层落地；
Step11、拆除钢结构桁架2，分段割除格构支撑3，重新浇筑复原之前拆除的电力管沟1，并完成电缆复原。
如图3-5中所示，上述的Step7的具体步骤为：
Step7.1、切割线缆支架，将电力管沟1内的电力管沟线缆支架13通过接地扁铁14进行连接并接地，然后割除支架，割除支架时采取防火、防静电及换气措施；
Step7.2、切割顶盖，在需要拆除的电力管沟1顶盖上进行钻孔并钻通，形成顶盖起吊孔15，沿着需要拆除的电力管沟1侧壁上端划出顶盖切割线16，沿着顶盖切割线16对电力管沟1混凝土结构进行静力切割，切割完成后利用顶盖起吊孔15将切割归后的顶盖起吊并转移；
Step7.2、切割侧壁，在需要拆除的电力管沟1侧壁下端划出侧壁切割线17，沿着侧壁切割线17对混凝土结构进行静力切割，切割后移除切割下的侧壁。
上述的Step11中复原拆除的电力管沟1按照底板、侧壁、顶板的顺序进行浇筑施工，管沟顶板采用小块拼装的定制钢模板，恢复工作包括管沟土建接地、电缆支架安装。
如图8中所示，基坑18在于电力管沟1交汇处采用钢结构桁架2，钢结构桁架2上端与基坑支护冠梁悬吊连接，钢结构桁架2下端采用格构支撑3进行支撑，基坑18由基坑边护支柱19围成，基坑边护支柱19两端冠梁采用基坑横撑20进行支撑，钢结构桁架2下端格构支撑3占地面积很小，对基坑内的施工影响很小，钢结构桁架2对高压、超高压线缆的支撑作用和安装可在不停电的情况下进行，对基坑和用电的影响小，适合在地铁施工领域推广使用。
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