地铁车站高压电缆悬吊保护技术.doc

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某地铁车站高压电缆悬吊保护技术
摘 要:针对某地铁站 110 kV 高压电缆施工期的保护问题进行了理论分析与计算，进而确定了悬吊保护方案，计算表明: 该方案不但能确保施工的顺利进行，而且能够保证地铁站施工时该高压电缆安全，为地铁施工中高压电缆的悬吊保护提供了经验。 关键词:高压电缆，悬吊保护，地铁施工 1 工程概况 某地铁交叉换乘站，位于东西城市两主干道十字，呈东西向跨路口设置。基坑全长 194． 8 m，标准段宽 22． 7 m，深 16． 11 m ～20． 14 m。车站换乘节点下穿人行天桥，110 kV 电缆矩形管阵位于环形天桥西侧，越站长度23．7 m ，管阵尺寸 1 600 mm ×650 mm，埋深2． 33 m。北高南低，共2 排，侵入该站顶板150 mm ～300 mm，导致本处基坑不能开挖施工，严重影响工期。由于改迁费用较高，手续复杂，也不能满足施工进度的要求，经专家论证，决定采用方案 2 对该电缆进行临时悬吊保护，为保证该电缆安全，需对悬吊保护方案反复计算、论证、修改，根据计算结果最后确定方案。 2 悬吊保护方案 根据本站的实际情况，拟对110 kV 电力电缆采用双根工字钢加管底托梁的悬吊方式。主梁采用两根Ⅰ45b 的工字钢，结构形式为两跨共 23． 8 m 的格构式连续梁。因Ⅰ45b 工字钢腹板较高，受力后容易出现倾覆失稳，为加强其稳定性，在两根工字钢的腹板中间采用 10 号槽钢和等边( 加劲肋) 钢板连接，槽钢间距 2． 0 m，等边钢板 δ =16 mm，L = 150 mm。吊杆采用 Ф14 钢筋吊杆，按实际状况加工成“П”形，管底托梁采用背拼槽钢，中间间隙 20 mm 以利于穿吊杆。 由于 110 kV 高压电缆由两排组成，管阵下窄上宽，如仅设置一道托梁，会使外侧 2 根和中部 3 根Ф130 的钢管悬空，故计划将上排与下排钢管单独悬吊。上排和下排各采用 16 根吊杆，间距1． 5 m 左右。下排钢管的托梁采用双拼 10 号槽钢，因两排钢管之间的间隙仅 70 mm ～80 mm，上排钢管的托梁只能采用双拼 5 号槽钢。槽钢长度以每边伸出管线外侧 100 mm 为原则。为使Ф450 的钢套管有轻微的上下变形，同时考虑到绝缘作用，安装下排管底托梁前，在 10 号槽钢的上翼缘粘贴 200 mm 宽 12 mm 厚的竹胶板。按规范要求，45b 工字钢应做接地处理，接地电阻不大于10 Ω，如图 1 所示。

3 悬吊安全分析 3． 1 荷载计算 1) 管线自重。根据调查结果，按铜芯( YJV22-8． 7 /15 kV 三芯交联聚乙烯绝缘) 钢带铠装电力电缆计算重量，需要悬吊的 110 kV电力管线的第一排设计线荷载为 2 801 N/m，第二排设计线荷载为 2 665 N/m。 2) 悬吊结构自重。双榀 45b 工字钢自重设计值为 1 049 N / m，中间联系 10 号槽钢自重设计值为 56 N/m。 3) 吊具自重。每处的钢筋吊杆取平均 6 m 长，双拼 10 号槽钢取 2． 4 m 长，则附加在每个吊点的荷载为 1 061 N。 4) 活荷载。考虑人员检修及携带工具，按两人携带 20 kg 计算，则附加在每个吊点的活荷载为 1 190 N。 3． 2 计算公式及简图 此悬吊结构实际为两跨格构式组合梁，简化起见，按承受8 个集中点荷载的单跨简支梁计算，计算简图见图 2。其中，集中荷载 P =13． 34 kN。

3． 3 计算结果与分析 经过计算，23． 8 m 跨工字钢主梁的应力 σ = 83． 3 N/mm2≤［σ］ = 215 N/mm2，工 字 钢 主 梁 在 1/4 跨 处 的 挠 曲 变 形v = 18． 1 mm≤［v］= L /250 = 46． 8 mm。说明其强度和刚度均满足要求。每个悬吊点处的设计荷载为 P =13． 34 kN≤Ф14 钢筋的容许拉力［P］=2 ×33． 11 kN =66． 22 kN，说明钢筋吊杆的强度满足要求。由于钢套管埋入地下已达到 20 余年，其有效壁厚不能按5 mm 计算，保守起见，取有效壁厚为 1． 2 mm，得出钢管的截面抵抗矩: Wx= π /4( R3－ r4/ R) 489 423 mm3，校核钢管的应力 σ = 4． 5 N / mm2＜［σ］= 215 N / mm2，说明即使目前保持 1． 2 mm 的壁厚，按 1． 5 m 的间距对Ф450 的钢套管进行悬吊也是安全的。 4 悬吊施工 4． 1 施工工序 1) 管线两侧先采用小型挖掘机开挖出 1． 0 m 宽沟槽，人工清理粘附在钢管外侧的少量土方。两排钢管全部暴露后，人工在下排钢管底部掏槽，利用洛阳铲在两排钢管中间掏孔，以便于穿管底托梁。 2) 管底托梁与钢筋吊杆连接好后，通过螺栓施加预紧力。根据计算结果，在最不利情况下，工字钢梁负荷后最大会产生17． 4 mm的下挠度，施工过程中按 10 mm 作为提升钢套管上挠度的控制值。依次分段掏槽，分节悬吊，使每处悬吊点都充分承受管线的重量，逐渐把管线的重量转移至Ⅰ45b 工字钢上，避免突然加载。 3) 悬吊完成后，应全面检查验收，并请产权单位相关人员查看，确认合格后，才能进行管线下部土方开挖。两道管线之间的杂填土应清理干净，以尽可能的减少负载重量。 4． 2 安全保护措施 1) 要求施工单位在施工前做好详细的安全应急预案; 施工期间设专人对管线做好监护，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 24 h 巡查，发现异常情况紧急上报，必要时启动应急预案。2) 下部土方开挖前，在两根工字钢主梁的上翼缘表面设置 6 个观测点，在悬吊过程中和施工期间定期对管线和观测点进行动态监测，保证悬吊过程中的变形在允许范围之内。3) 车站施工期间，110 kV 电力电缆东西两侧 2． 0 m 范围内不得进行结构吊装作业，在 45b 工字钢梁上部满铺 12 mm 厚竹胶板，避免重物砸伤电缆。 5 结语 在整个基坑施工过程中，110 kV 高压电缆管道的最大扰度为3． 53 mm，不但确保了车站施工和高压电缆的安全，而且也按期完成了地铁公司的节点目标。110 kV 高压电缆管道悬吊保护得到成功应用，为今后地铁施工高压电缆的悬吊保护提供了经验和依据。 参考文献: ［1］ GB 50157-2003，地铁设计规范［S］．［2］ GB 50009-2001，建筑结构荷载规范［S］．［3］ GB 50017-2003，钢结构设计规范［S］．［4］ 郭 靓． 地铁车站施工中对 220 kV 高压电缆的保护［J］． 山西建筑，2010，36( 35) :173-174．［5］ 苏无疾，吕晓晔． 天然气管道大跨度悬吊保护在西安地铁施工中的应用［J］．
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