为了正常的体验网站,请在浏览器设置里面开启Javascript功能!

沈阳地铁1号线东中街站-滂江街站盾构区间下穿220kV电力线杆塔施工技术

2017-12-19 13页 doc 30KB 125阅读

用户头像

is_954223

暂无简介

举报
沈阳地铁1号线东中街站-滂江街站盾构区间下穿220kV电力线杆塔施工技术沈阳地铁1号线东中街站-滂江街站盾构区间下穿220kV电力线杆塔施工技术 沈阳地铁1号线东中街站-滂江街站盾构区 间下穿220kV电力线杆塔施工技术 ? 隧道/地下工程? 沈阳地铁1号线东中街站一滂江街站盾构区间 下穿220kV电力线杆塔施工技术 黄俊 (沈阳地铁有限公司,沈阳110011) 摘要:沈阳地铁1号线东中街站一滂江街站区间位于沈阳市 大东区沈海立交桥南端,区间起讫里程为DK18+863.51, DK20+388.550.左线全长1526.548m,右线全长1525.04m,采 用盾构法施工.区间左线...
沈阳地铁1号线东中街站-滂江街站盾构区间下穿220kV电力线杆塔施工技术
沈阳地铁1号线东中街站-滂江街站盾构区间下穿220kV电力线杆塔施工技术 沈阳地铁1号线东中街站-滂江街站盾构区 间下穿220kV电力线杆塔施工技术 ? 隧道/地下工程? 沈阳地铁1号线东中街站一滂江街站盾构区间 下穿220kV电力线杆塔施工技术 黄俊 (沈阳地铁有限公司,沈阳110011) 摘要:沈阳地铁1号线东中街站一滂江街站区间位于沈阳市 大东区沈海立交桥南端,区间起讫里程为DK18+863.51, DK20+388.550.左线全长1526.548m,右线全长1525.04m,采 用盾构法施工.区间左线隧道需要下穿220kV热顺甲乙线第 12,13,14号线杆塔,线杆塔为耐张钢管杆,基础为人工挖孔桩 基础.主要对该区问盾构下穿高压线杆加固塔进行 介绍.对高压线杆塔进行加固的可行方案有:局部水平冻结方 案,浅基础加固方案,桩基础过桥方案,经比选决定采用浅基础 加固方案.通过对原线杆塔基础从地表采取加固措施,并从盾 构掘进角度采取可靠的施工措施,最终达到了确保电力线路安 全运行和地铁隧道安全掘进的目的. 关键词:区间隧道;盾构掘进;220kV高压线杆塔;浅基础加 固:施工 中图分类号:U455.43文献标识码:B 文章编号:1004—2954(2010)11—0084,05 1工程概况 1.1地铁区间简介 沈阳地铁1号线东中街站一滂江街站区间(以下 简称东一滂区间)位于沈阳市大东区沈海立交桥南 端,大致呈东西走向,区间起讫里程为DK18+ 863.51,DK20+388.550,左线全长1526.548m,右线 全长1525.04m,隧道总长为3051.588m,包括1座联 络通道.区间平面线形由直线和曲线组成,最小曲线 半径为350m,线间距13m,线路纵向呈"V"形坡,最 大纵坡为25%o.区间最大埋深23.753m,最小埋深 l5.82m,穿越地层为中粗砂,砾砂,圆砾,颗粒最大粒 径约为110mm.地下水类型为第四系孔隙潜水,渗透 系数40,80m/d,稳定水位埋深在6.2,8.2m. 本区问采用盾构法施工,隧道结构为普通环管片 错缝拼装形式,普通环为常用的标准环和左转环,右转 环(楔形环),在直线段使用标准环,曲线段采用楔形 环.管片外径6.0m,内径5.4m,厚度0.30m,环宽 1.2m,管片连接采用弯螺栓连接.东一滂区间盾构掘 进平面示意见图l. 收稿日期:2010—06—30 作者简介:黄俊(1976一),男,高级工程师,1998年毕业于西南交通 大学土木工程学院,工学学士,E—mail:hjzzyxl@163.eom. 84 按霎熘姐连凸0煺厂区间左线—1.?-._一 2戎始澄 . 1捉蛄发 盾构机解体转场盾构机组装调试 图1东一滂区间盾构掘进平面示意 1.2220kV热顺甲乙线情况简介 沈阳市220kV热顺甲乙输电线路于2000年开工 建造,2001年I1月投运一回,2005年6月双回全部投 运.线路全部采用耐张钢管杆,裆距大(间距约45 m),自重大(杆质量约40t),钢管杆基础均采用挖孔 桩基础,埋深均在9m左右. 东滂区间左线隧道需下穿该220kV双回电力线 路第12,13,14号线杆塔基础,结合沈阳供电公司施工 图纸和地铁隧道线路图,经过现场放线,确定相关线杆 塔与区间隧道的位置关系,具体如下: (1)12号杆塔基础埋深为8.8m,采用单基础形 式,质量约144t,杆塔基础侵入左线隧道正上方 2.5m,此位置隧道覆土为12.56In,杆塔基础与隧道顶 部的距离为3.8m; (2)13号杆塔基础埋深为6.9m,采用双基础形 式,质量约142t,杆塔基础距离左线隧道边线0.18m, 此位置隧道覆土为15.22m,杆塔基础与隧道顶部的 距离为8.3m; (3)14号杆塔的基础埋深为8.8m,采用单基础形 式,质量约360t,杆塔基础距离左线隧道边线2.3m, 此位置隧道覆土为17.39m,杆塔基础与隧道顶部的 距离为8.6m. 220kV热顺甲乙线杆塔与地铁1号线东一滂区 间平,立面位置关系见图2,220kV热顺甲乙线杆塔图 片见图3. 2施工方案研究 2.1现场实地踏勘 根据地质勘察资料,该段工程地质水文情况如下: 地层由上至下依次为杂填土,粉质黏土,粉细砂,中粗 砂,圆砾,其中大于20film颗粒占总重的20%,30%,围 铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(11) 黄俊一沈阳地铁1号线东中街站一滂江街站盾构区间下穿220kV电力线杆塔施 工技术 高程,m 西5.6m电杆钢筋 ? 隧道/地下工程? 东一滂区间隧道与220kV电力线杆塔基础平面,立面位置关系(单位:m)图3220kV 热顺甲乙线12号杆塔图片 岩类别为I,?类,地基土渗透系数40,80m/d,地下水为 第四系孔隙潜水,稳定水位埋深在6.2,8.2m. 2008年12月4Et上午,地铁建设方组织沈阳市 设计院,沈阳电力设计院,沈阳供电公司等单位专 业人员对现场进行了实地踏勘.220kV双回高压线 路杆塔基础与地铁隧道位置关系见上文所述.根据地 铁施工规范,在正常地段区间隧道采用盾构法施工时 地面沉降量一般控制在30mm以内,隆起量控制在 10mm以内,但盾构下穿220kV双回高压线杆塔基 础,沉降量的控制要求必然会更加严格.通过与供电 部门技术人员沟通,因该供电线路杆塔为耐张转角钢 管杆,裆距大,自重大,采用独立挖孔桩基础,受力比较 复杂,基础沉降控制相当困难.若隧道施工过程中出 现过大变形,可能造成基础断桩,杆塔倾覆等事故;另 外,由于杆塔基础距离隧道顶部较近,且基础质量较 大,可能引起围岩失稳,塌方等事故.因此在盾构掘进 前,必须采取可靠措施保证高压供电线路和地铁隧道 施工同时满足安全要求. 经现场踏勘,电力杆北侧已经紧临居民楼或机动 车道,因此不具备北侧立杆条件.区间隧道南侧为沈 阳中捷友谊厂搬迁后已处于开发状态的"龙之梦"地 产项目,基坑已经开挖完成,正在进行?0以下工程施 工,该开发项目北侧红线与地铁右线隧道外边线仅隔 3m.若电力杆南移,则势必侵入开发用地红线,因涉 及商业利益,协调难度极大.经研究,推荐办法仍是研 究对既有线杆塔进行加固. 2.2加固方案比选 在确定对既有线杆塔进行加固为最可行方案后, 地铁建设方即着手该加固方案的委托设计工作.因盾 构下穿220kV双回电力线路在国内尚无实施先例,该 加固方案无类似成功经验可以借鉴,沈阳市电力设计 院和辽宁省电力设计院均表示未做过类似电力线路加 固工程设计.后经地铁公司总经理办公会研究,最终 铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(jj) 委托东北电力设计院进行该加固工程方案设计工作. 在地铁隧道和供电线路均不具备改线,同时保证 线路杆塔安全运行的情况下,设计部门依据架空送电 线路基础和杆塔结构设计技术规定,混凝土结构加固 设计规范,混凝土结构设计规范,原钢管杆及其基础设 计图纸,沈阳供电公司送电工区相关要求等相关资料, 共提出3个比选方案. (1)局部水平冻结方案 在隧道开挖前,先将隧道周围某一范围的土体进 行冻结,电线杆塔荷载通过冻结的拱桥传递到隧道两 侧的土体.待隧道开挖并安全支护后,再解冻隧道周 围冻结土体. 冻结费用估算:总延米(20+20+10)m~20万/m= 1000万元. 此方案优点:冻结工程在地下进行,不影响地面人 群的正常生活,施工过程易于控制. 此方案缺点:冻结费用较高,并且隧道壁仍受到杆 塔基础的集中荷载作用,须加强隧道壁的支护,增加隧 道支护费用. (2)浅基础加固方案 在原线杆塔桩基础上增设新的地表浅基础,通过 调整基础底面积,使地基压力在地层中的影响深度不 及隧道开挖影响范围.首先完成新增浅基础加固施 工,通过力学转换,分散原有桩基础受力,使桩基础的 承载方式转变为地表浅基础承载. 浅基础置换费用估算:3个×140万元/个=420 万元. 此方案优点:浅基础加固工程在地表进行,费用 较低. 此方案缺点:影响地面人群的正常生活,须对杆塔 进行I临时加固,施工工序较多,受场地条件限制较多, 浅部地层工程地质条件较差时,往往需要进行注浆加 固地基. R5 圳 ? 隧道/地下工程?黄俊一沈阳地铁1号线东中街站一滂江街站盾构区间下穿220kV 电力线杆塔施工技术 (3)桩基础过桥方案 在隧道两侧增加桩基础,通过梁将新增加的桩基 础相连接,并使杆塔荷载传递到该粱上. 桩基础过桥费用估算:3个X200万元/个=600 万元. 此方案优点:易于施工,费用适中. 此方案缺点:影响地面人群的正常生活,须对杆塔 进行临时加固,施工工序较多,受场地条件限制较多, 且对盾构机后续掘进产生一定影响. 3施工方案确定及实施介绍 对上述3个方案进行比较,可以发现第二方案还 具备实施难度较低,工期较短的优点.经过对现场条 件实地研究,最终选择第二方案作为最终实施方案,即 对高压线杆塔桩基础实施新增浅基础加固. 3.1方案指导思想 为减小地铁盾构掘进对线路杆塔地基的扰动,在 原基础承台的下部增加承载筏板,以承受电力导线,钢 管杆及其基础的重力等竖向荷载,增大承担杆塔荷载 的地基土的范围,进而减小地铁隧道在开挖过程中钢 管杆原桩基础传递到地基上的荷载.此外,还设置临 时拉线,以承受线路杆塔的水平荷载.通过增加筏板 和设置临时拉线这两种受力措施,来保证在地铁隧道 开挖过程中输电线的安全.钢管杆的原基础,新加基 础及加固完成后基础示意见图4. -??原基础新加基础加固后基础 图4钢管杆基础加固示意 3.2主要施工步骤 (1)基坑开挖前,先对既有线杆塔进行可调拉线 加固,见图5,图6. > (a)拉线基础平面(b)1-1剖面 图5拉线加固线杆塔示意(单位:m) (2)在完成拉线加固措施后,按设计方案进行地 表浅基础加固施工. 首先对距离地面2.5m以下(新基础下)的杂填 86 地面 3—3剖面 图6拉线基础示意(单位:m) 土进行注浆处理,所处理地基土的平面范围须大于 8.5rex8.5m.处理后杂填土层的承载力特征值须大 于160kPa,采用静载试验检验. 然后施作新增基础,新增基础采用阶形基础,总高 度1300mm,采用C40钢筋混凝土,底板布置25mm ,承台 受拉钢筋,原基础承台侧面径向植620mm钢筋周围布置环向+20mm钢筋.特别要求新施作基础混 凝土达到设计强度后方可进行隧道掘进.另外,在开 挖基坑过程中要根据土体稳定情况采取边坡支护措 施,同时须严格遵守高空和带电作业安全规定. 第12,13,l4号线杆塔基础加固分别见图7,图8, 图9. 原承台轮廓线 一堑塑堡堑墨笙宣垡//L下—j—广J..l堕墨型焦/I1I..III!I——}l堕壁茎笙塞终 /Illl(a)立面(b)平面 图712号线杆塔基础加固示意(单位:m) 宣1 (a)立面(b)平面 图813号线杆塔基础加固示意(单位:m) 原承台轮廓线 冒丑(a)立面(b)平面 图914号线杆塔基础加固示意(单位:m) 该线杆塔加固工程通过公开招标选取有相应资质 铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(j1) 黄俊一沈阳地铁I号线东中街站一滂江街站盾构区间下穿220kV电力线杆塔施工 技术 的专业单位负责实施,施工单位于2009年2月9日开 始加固,至2009年3月1日完成12,13号线杆塔基础 加固,3月28日完成14号线杆塔基础加固工作. 3.3施工工艺要求 (1)临时拉线:每根线杆塔布置4道临时拉线,在 水平投影上每道拉索与横担的夹角宜为45.;每根拉 索的上端通过环箍连接在钢管杆上,另一端锚固在地 基土中;拉索直径大于30mm,与地面夹角宜小于60.; 临时拉线的初应力100MPa. (2)植筋工程:植筋胶的选择和植筋工艺等须按 照《混凝土结构加固设计规范》(GB50367--2006)和 《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ145--2oo4)等相 关规范执行,植筋完成后抽捡所植钢筋的承载性能,不 允许植筋胶层出现破坏. 植筋的工艺流程:弹线定位一钻孔一洗孔一注胶 一植筋一固化养护.植筋剖面大样见图10. 击20mm 径向植筋 葑矩90植筋胶/l A大样 图10植筋剖面大样(单位:mm) 4盾构施工保证措施 为了确保工程安全万无一失,地铁建设方提出采 取"双保险"方案,即除了从地表研究对电力线杆塔基 础进行加固外,要求盾构施工单位从盾构掘进角度采 取最可靠的施工措施,确保电力线路运行和盾构掘进 施工均能确保安全. 4.1盾构机选型确认 因该盾构穿越地层主要为砾砂,圆砾和中粗砂,且 地下水富集,因此盾构机选型时,必须对刀盘形式,刀 具形状及耐磨性,加泥系统,螺旋输送机等方面进行认 真研究,保证所选机型能在地层中顺利施工.本区间 选用日本川崎重工生产的.24In复合式土压平衡盾 构机,刀盘为辐条式,开口率为60%,通过右线隧道 (全长1525.04m)的成功掘进,中途未更换刀具,系统 运行顺畅,证明该盾构机选型基本是合理的.因左线 隧道掘进需要下穿220kV电力线杆塔基础,在左线 隧道正式掘进前,地铁建设方要求盾构施工单位对 盾构机做一次全面检测评估,并备好易损易耗件,确 保盾构机能以最好的性能状态下穿高压电力线杆塔 基础. 4.2盾构机维修加固 该盾构机刀盘为辐条式,开口率为60%,且刀具 都镶有硬质合金刀头,刀具密度较高,具有高强度,超 耐磨的特点.为了进一步保证施工安全与施工质量, 铁道标准设计RA儿WAYSTANDARDDESIGN2010(JJ) ? 隧道/地下工程? 在刀盘圆周,刀盘辅条,刀具支座,土仓内侧和螺旋机 叶片上增加堆焊网状硬质合金耐磨层.通过对右线隧 道全断面砂砾地层1525.04m隧道掘进后观察,刀盘 刀具及螺旋机等重点位置存在一定程度的磨损.为了 保证左线隧道施工顺利进行,更是为了保证盾构机在 下穿高压线杆塔过程中不出现意外事故,须对刀盘刀 具及螺旋机等部位进行维修加固.主要措施如下. (1)刀盘修补:对磨损量大于10mm的平面刮刀 和贝壳刀进行全部更换;对刀盘周边先行刀全部更换; 中心刀全部更换;并对刀盘相关部位加焊硬质合金耐 磨网格. (2)螺旋机维修:对叶片磨损部位进行堆补焊,加 焊硬质合金耐磨网格;更换大功率液压马达. 4.3合理确定盾构掘进参数 根据右线隧道掘进经验,合理确定左线盾构掘进 参数,严格控制地表沉降:掘进速度控制在40,45 mm/min,土压120,150kPa,采用膨润土泥浆作为改 良土体添加剂来保护刀盘,加泥量控制在6,8m/环, 刀盘扭距保持在2000kN-m.在合理的平衡压力及 掘进速度等参数情况下,正常施工段每环管片同步注 5.5in浆液来控制盾尾地面沉降. 入4.5— 从已经贯通的右线隧道实施效果看,该掘进参数 对地面沉降控制比较有效. 5施工监测 盾构机掘进在线杆塔新增基础混凝土达到设计强 度后进行,其中第l2号线杆塔对应的左线隧道穿越区 管片环编号为"左第136环,145环",盾构机穿越该 杆塔时间为2009年3月9日一11日;第13号线杆塔 对应的左线隧道穿越区管片环编号为"左第251环一 263环",盾构机穿越该杆塔时间为2009年3月27 日,29日;第l4号线杆塔对应的左线隧道穿越区管 片环编号为"左第377环,390环",盾构机穿越该杆 塔时间为2009年4月11日,13日. 为说明线杆塔基础沉降情况,现摘取第12,13, 14号线杆塔基础部分沉降监测数据,见表1,表3. 通过监测数据显示:12号线杆塔基础因和左线隧 道重叠较多,且基础与隧道顶距离较近,盾构机推进过 程中对其影响相对较大,3月12日后沉降数据趋于稳 定;13,14号线杆塔基础沉降则相对较小.在盾构机 顺利穿过杆塔基础并实施同步填充注浆后,地面沉降 立即趋缓. 可以看出,通过对原线杆塔基础从地表采取加固 措施,并从盾构掘进角度采取最可靠的施工措施,最终 达到了确保电力线路安全运行和地铁隧道安全掘进的 目的. 87 ? 隧道/地下工程?黄俊一沈阳地铁1号线东中街站一滂江街站盾构区间下穿220kV 电力线杆塔施工技术 表112号线杆塔基础沉降监测数据mm 线杆基础:单基础(约144t);与基础平面关系:侵入左线隧道断面正 上方2.5nl;埋深关系:基础距隧道顶3.8Ill. 监测点位示意 ?3?z 线杆基础:双基础(约142t);与基础平面关系:距离左线隧道边线 0.18;埋深关系:基础距隧道顶8.3Ill. 监测点位示意 线杆基础:单基础(约349t);与基础平面关系:距离左线隧道边线 2.3m;埋深关系:基础距隧道顶8.6in. 监测点位示意图 乏'||I— 88 6结语 因地铁盾构从220kV高压线杆塔基础下方穿过 尚无先例,地铁相关参建单位均无类似工程经验.因 此,为了确保本工程安全实施,工程参建各方均本着 "安全第一,预防为主"的原则,认真落实工程措施,精 心组织,科学施工,确保盾构掘进过程中,不仅要保证 隧道施工安全,更要保证220kV电力线杆塔安全 运行. (1)地铁建设方高度重视工程安全隐患,加大地 铁建设投入,积极组织协调各方关系,坚持不懈,多次 召开专题会议,研究对电力线杆塔的加固事宜,对本工 程的成功实施起到了极为关键的核心作用. (2)线杆塔基础加固方案设计单位在具体方案设 计过程中与中国电力科学研究院共同合作,在方案设 计过程中多次现场调查,确保设计方案更加科学可 实施. (3)在线杆塔基础加固方案实施过程中,选择专 业施工队伍进行加固工程施工,同时制定应急,加 强线杆塔基础沉降监测,确保加固工程安全顺利实施. 工程施工过程中请电网运营单位进行监督,确保输电 线路安全运行. (4)盾构施工单位组织国内知名专家对盾构机穿 越线杆塔专项方案进行论证,并进行详细的技术交底 和施工部署,对盾构机机况进行全面检测,确保机器设 备以最佳状态下穿电力线杆塔.在盾构机掘进过程 中,严格控制掘进参数,做好掘进过程中同步注浆和二 次补充注浆,减少盾尾通过后隧道外周围形成的空隙, 严格控制地表沉降.' 经过各方共同努力,盾构机终于在2009年4月 12日安全顺利下穿3座电力线杆塔. 参考文献: [1]东北电力设计院.沈阳热顺线钢管杆基础加固工程施工图设计 [Z].沈阳:2009. [2]上海铁路城市轨道交通设计研究院.沈阳市地铁1号线一期工程 小什字街站一滂江街站区间施工图设计[z].上海:2007. [3]天津城建隧道股份有限公司.沈阳地铁全断面砂砾地层中盾构法 施工技术研究技术资料[Z].天津:2009. [4]铁道第三勘察设计院.沈阳市地铁1号线工程总体设计(鉴后修 改)[Z].天津:2004. [5]中国电力科学研究院.沈阳220kV热顺甲乙线钢管杆基础加固 方案及设计咨询意见书[z].北京:2009. [6]GB50299--1999(2003年版),地下铁道工程施工及验收规范 [S]. [7]周秀普.盾构法施工技术在无水砂卵石地层中的应用[J].市政技 术,2003(4). [8]高毓才,彭泽瑞,郭建国.建设中的北京地铁一地铁"复一八"线 fM1.北京:中国铁道出版社,1999. 铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(11) 衄
/
本文档为【沈阳地铁1号线东中街站-滂江街站盾构区间下穿220kV电力线杆塔施工技术】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑, 图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。 本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。 网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。

历史搜索

    清空历史搜索