保山市东环路城市综合管廊工程, 管廊布置在新建城市主干道机动车道下方。新建的东环路管廊需下穿原有保岫路管廊, 在桩号GL0+788.667—GL0+816.667与原有管廊垂直相交, 保岫路原有管廊在该位置因设计平面需做调整, 必须破除交叉段, 与新建管廊形成立体交叉连接。下穿段基坑深10m, 跨度12m, 由于交叉段上部原有城市给水主干管和高压电缆在施工过程中不允许中断, 必须采取有效的管线保护措施, 同时还要求基坑支护保证基坑两侧土体整体稳定, 不发生明显变形。

经查看原设计图纸和开挖探槽探明, 污水仓为独立单仓, 污水直接排放入污水仓内, 电力仓内现有投入使用的10k V高压电缆9根。在原有保岫路综合管廊的南面外侧上部有1根直径800mm的城市供水管A, 在距保岫路管廊的南侧15m处有另外1根直径800mm的城市供水管B, 2根供水管均为钢管。保岫路综合管廊上方布有弱电管道4根。市政供水管A、市政供水B、弱电管道均投入使用, 并且甲方和区政府考虑到东城区市民的饮水和通信要求均不能断水断电施工。

现场交叉口设计平面如图1所示、断面如图2, 3所示。

东环路综合管廊与保岫路综合管廊交叉口附近无高大建筑, 岩土层主要为第四系人工堆填土、第四系冲、湖积、上第三系黏土。根据钻孔揭露地层情况, 从上至下分别描述如下: (1) 杂填土密实度差异大, 由建筑垃圾、碎石、生活垃圾及少部分黏性土组成, 堆积时间约0.5~2年, 层厚1.20~2.40m。 (1) ₂素填土中密、局部密实, 由碎石、水稳层砂石组成, 顶部为混凝土路面, 经过分层碾压夯实, 堆积时间约1~2年, 揭露层厚7.80~9.10m。 (2) 黏土稍湿, 可~硬塑状, 切面光滑, 有光泽, 韧性及干强度高, 局部含薄层状粉质黏土, 层厚0.60~6.50m。 (3) 黏土可~硬塑状, 湿, 切面光滑, 有光泽, 韧性及干强度高, 层厚0.60~20.30m。 (4) 黏土可塑~硬塑状, 湿, 切面光滑, 有光泽, 韧性及干强度中等, 揭露层厚1.20~40.80m。 (5) 黏土硬塑状, 湿, 切面光滑, 有光泽, 韧性及干强度中等, 层厚8.40~20.80m。

地势较高段落无含水层分布, 地下水对基础施工影响不大, 只需对地表水进行抽排。

高压电缆相对较为特殊, 高压电缆外层绝缘体需特殊保护, 保证整个施工过程中绝缘体不能破坏, 采用钢桁架内支木架安装电缆对高压电缆进行保护。供水管A由于紧邻保岫路综合管廊, 且钢管自重较大, 在正常使用情况下, 内部水提供一定的荷载, 基坑开挖后供水管A的跨度达到15m, 整体稳定性不能满足GB50017—2003《钢结构设计规范》要求, 对此采用格构柱在钢管中部支撑的方式进行挠度控制, 格构柱架设间距为7m。供水管B处于立体交叉位置以外, 根据设计要求对其进行外包混凝土保护。弱电所处位置刚好位于保护的高压电缆上空, 直接在钢桁架上方安装支架进行保护, 其中支架架设间距为7m。

根据场地条件以及管线保护方式, 基坑支护不能有较大变形, 采用钻孔排桩并在基坑设内支撑结构方案, 支护桩采用混凝土长螺旋灌注方式成桩。桩径800mm, 桩中心间距1 200mm, 桩长19 500mm。根据基坑深度沿桩身设置609×16钢管支撑, 由于钢支撑长度过长, 为保证钢支撑满足《钢结构设计规范》挠度要求, 在横支撑下方设立格构立柱, 钢支撑与格构立柱之间通过700×700×16的钢板和100×100×10的托板焊接在一起, 而后进行基坑开挖。内支撑钻孔排桩支护方式整体稳定性好, 相对位移较小, 有利于管线保护。

根据设计图纸, 在能够满足正常施工要求的情况下, 交叉口位置基坑开挖宽度为25m, 深度为10m。选择用钢桁架对电缆进行保护, 桁架具有自重轻、跨度大、承载力高、施工简便的特点。

钢桁架截面为1.5m×1.5m, 钢材等级为Q235B。桁架内需放置9根10k V电缆。主跨采用25m焊接钢桁架, 上弦和下弦采用∟200×14, 腹杆采用∟100×10, 平纵联∟100×6, 如图4所示。

Q235钢材抗拉、压、抗弯设计强度为190MPa, 抗剪强度为110MPa。模型建立采用Midas/Civil2016软件进行计算, 结构采用梁单元模拟计算 (见图5) 。

因桁架钢材需在管廊内就地焊接, 为避免焊接过程中焊渣飞溅至高压电缆线上“烫伤”电缆, 桁架施工时电缆线采用木模板保护后再进行桁架施工, 模板宽度及高度均为65cm, 厚度为1.5cm, 模板面层涂防火油漆;为防止管廊电缆支架拆除后3层电缆塌陷, 在保护模板内侧加设木格栅, 防止电缆受到拉扯破坏。

桁架底部和两侧焊接完成后, 联系电力公司派专人迁移电缆线至桁架内, 后完成顶部焊接封闭桁架。为避免电缆日晒雨淋造成绝缘层老化及破除管廊时石渣损伤电缆线, 电缆线迁移完成后采用3mm厚钢板包裹桁架保护电缆线。桁架支撑保护施工完成后采用破碎机破除保岫路综合管廊顶板、侧墙并人工配合挖机清理废渣, 底板破除时机械手应当时刻注意桁架位置, 避免影响桁架稳定性。

直至管廊恢复施工完成后, 将桁架切割拆除, 并由电力公司专业人员将高压电缆移回原位, 完成整个电缆保护施工。

市政供水管A紧邻保岫路综合管廊外侧, 跨度与桁架相同, 高度位于冠梁高度位置, 冠梁施工需将供水管A在基坑两端外包在混凝土冠梁内, 紧邻供水管A南边设有609×16钢支撑, 供水管A可以与钢支撑共用格构柱对其进行保护。共用格构柱节省了单独安装格构柱的成本, 工期得到控制, 在施工过程中减少格构柱的使用, 操作空间得到有效保证, 对管廊施工较为有利。支撑设计如图6所示。

格构柱安装好后, 将牛腿位置的土体开挖, 开挖尺寸为牛腿各边外扩30cm, 保证牛腿能够顺利焊接到格构柱上。牛腿位置局部开挖完成后, 完成牛腿焊接安装, 在焊接过程中用木板将焊点与供水管隔开, 以免在焊接过程中对供水管A造成不必要破坏, 影响正常使用及施工。市政供水管B根据设计要求采用外包混凝土加强的方式进行保护。

管廊顶面的弱电电缆为通信电缆, 电缆外侧有钢套管保护, 不需考虑对电缆外层绝缘体的保护。在管廊未破除前, 电缆支架直接架设在管廊顶板上, 在管廊开挖时采取边挖边支的办法, 每开挖7m1个钢管支架, 并保证支架搭设满足规范要求。在两端支架上设置围挡, 避免无关人员进入桁架顶面。随着管廊的破除进度将其支架移到已破除管廊内部的钢桁架上。

用钢桁架保护办法相对于其他方法, 省去了新建临时电缆沟, 减少电缆的使用量, 避免增加专业电缆架设施工人员, 经济成本得到有效控制。供水管是根据现场情况制定的混凝土外包和格构柱牛腿支撑保护, 弱电完全依托钢桁架对其进行保护, 简化施工工序, 提高现场材料利用率, 造价得到相应控制。整个交叉口施工在45d完成, 并且大幅减少施工工作面, 施工安全得到更为有效的保障, 减少人员设备投入, 有效缩短施工装备时间, 减少不必要的工序, 施工质量得到有效保证。

钢桁架原位保护高压电缆的方法与管线改迁等常规方法相比, 经济成本大幅降低。供水管则是根据现场实际条件, 考虑施工要求的前提下制定混凝土外包和格构柱牛腿支撑的保护方式, 减少施工工序, 有效加快工程进度, 工期得到有效控制。