一种隧道施工临近高压电塔配套保护方法与流程

1.本发明涉及隧道施工技术领域，特别地是一种隧道施工临近高压电塔配套保护方法。


背景技术：

2.在市政隧道工程施工中，城市基础设施日趋完善，在旧有设施基础上或者邻近位置进行升级改造施工的过程中，如何对既有设施例如地下管线、地上高压电塔等进行保护不致破坏就成为了首要难题，尤其是邻近高压电塔的施工，既不能对电塔桩基产生扰动，同时需与高压线保持安全距离。
3.隧道施工过程中，若有邻近高压电塔，且部分施工内容无法保证电塔稳定性或者无法满足与高压线保持安全距离，在现有技术的情况下有如下选择，其一就是对高压电塔进行迁移，这种方法就目前来说不失为一种较好的解决方法，但是电塔迁移时间及投入费用成本相当高，此举不但会拖慢工程进度，同时会产生很多不必要的额外费用，因此无法进行全面推广；其二，进行设计图纸修改变更，将隧道主体结构位置向外移动，从而远离高压电塔区域，这种方法可适用于部分用地不紧张，且当地施工条件允许的情况下，但是，对于部分交通繁忙的工程，隧道主体外移根本不具备条件，因此，本方法仍不具有普适性。
4.针对电塔保护问题，最经济、彻底的方法是通过一系列较为简便的措施对高压电塔进行原地保护，即隧道施工临近高压电塔的保护技术，则成为比较科学的一种处理方法。
5.隧道施工临近高压电塔的保护技术属于隧道施工时对高压电塔进行保护处理应用较少的技术，是处理隧道施工与高压电线及高压电塔冲突问题的方法之一，国内外罕有关于这方面的研究，亦未形成系统的理论及实际应用研究，尤其关于电塔保护的配套技术，并未发现相关记载。
6.对于市政工程支护结构的施工过程中，施工区域若存在临近的高压电塔，尤其是承担重要输电任务的高压线缆，在无法对电线塔进行迁移且施工结构无法与高压线塔保持规定安全距离的情况下，如何对高压电塔及其架空电线进行保护且不影响正常施工，则需要提供一种较为科学的处理工艺：隧道施工临近高压电塔的配套保护技术。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种隧道施工临近高压电塔配套保护方法，可以节约成本，且施工便捷、安全，可有效提高下一阶段施工速度，解决传统迁移高压电塔方法工期长、风险大，影响广等多种弊端的问题，同时为临近隧道施工创造既安全又高效的施工环境。
8.本发明通过以下技术方案实现的：
9.一种隧道施工临近高压电塔配套保护方法，包括以下步骤：
10.步骤s1、钢筋笼分段吊装，将隧道支护桩钢筋笼分为数段分别进行吊装，第一段钢筋笼采用槽钢固定，后续钢筋笼采用电弧焊接分别与前一段钢筋笼连接，钢筋笼通过分段吊装的方式保持与架空高压线6米的安全距离；
11.步骤s2、袖阀管深孔注浆，在隧道结构与电塔间设置多排深钻孔，通过袖阀管注浆加固的方式减小或避免电塔桩基结构扰动和不均匀沉降；
12.步骤s3、电塔桩基连系梁保护，通过在电塔桩基上新建连系梁将所有桩基连成，加强电塔整体的受力，防止电塔结构受到扰动。
13.进一步地，所述步骤s2中，深孔注浆采用水泥-水玻璃浆液从注浆孔道均匀地注入土体，以填充、渗透和挤密的方式，驱走砂层和粘土颗粒间的水分和气体，并填充其位置，通过改性浆液中所含矿物与土体中的水分分别发生水解、水化反应以及团粒作用等，形成悬浮胶体和团粒，硬化后形成强度大、压缩小和抗渗性高、稳定性良好的土体。
14.进一步地，所述步骤s2中，设置两排注浆孔，排间距为1.96m，单孔直径为0.12m，总宽度为2.2m，每个注浆孔深度为14m，孔间距为0.5m，设置第一排注浆孔距离电塔承台边0.8m。
15.进一步地，所述步骤s2中，水泥为p0.42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃模数为2.2-2.8，浓度40be’；水泥浆的水：水泥＝1.5:1；水泥浆与水玻璃的体积比为1:1。
16.进一步地，所述步骤s2中，钻孔完成后可进行该孔注浆，钻孔注浆量依照下述公式进行确定：
17.l＝v
×n×
a(1+β)
18.式中：l
‑‑
注浆量，m3；
[0019]v‑‑
注浆范围土体体积，m；
[0020]n‑‑
地层孔隙率；
[0021]a‑‑
浆液填充系数，取0.7-0.9；
[0022]
β
‑‑
浆液损失率，取10％-20％。
[0023]
进一步地，所述步骤s2中，注浆压力的选定：
[0024]
根据注浆处地层深度计算
[0025]
p＝kh
[0026]
式中：p
‑‑
设计注浆压力其为终压值mpa；
[0027]h‑‑
注浆处深度m；
[0028]k‑‑
由注浆深度确定压力系数；
[0029]
根据地层渗透系数情况浆液注入量情况，注浆压力选用0.3～0.5mpa。
[0030]
进一步地，所述步骤s3中，在电塔支护桩间施工钢筋混凝土结构的连接梁，其施工部位位于支护桩顶，通过连系梁将所有电塔支护桩连成整体，共同受力；连系梁施工流程为测量放线
→
表面清理
→
混凝土垫层
→
钢筋安装
→
模板安装
→
浇筑混凝土
→
模板拆除；
[0031]
(1)垫层施工：人工清理表面后，浇筑100mm厚c15素混凝土垫层，每边宽出连系梁边100mm；
[0032]
(2)模板选择：连系梁模板采用覆面木胶合板18mm厚，规格1830
×
915mm，模板背楞采用60
×
80木龙骨(小梁)；
[0033]
(3)钢筋绑扎：钢筋绑扎采用20～22号铁丝(镀锌铁丝)，纵向受力钢筋出现双层或多层排列时，两排钢筋之间应垫以直径25mm的短钢筋，如纵向钢筋直径大于25mm时，短钢筋直径规格与纵向钢筋相同规格；
[0034]
(4)混凝土浇筑：连系梁混凝土采取分层对称地进行灌注，每层高为300mm。
[0035]
进一步地，所述步骤s1中，钢筋笼吊装的起重机高度为15-20m，高于现状220kv高压电缆导线的最低线5.87m，施工机械与高压导线不满足6m的安全距离。
[0036]
进一步地，所述步骤s1中，对支护桩采取分段吊装钢筋笼，控制吊装高度与电缆导线净高在安全范围6m之外；钢笼制作验收后运抵桩位处，成孔验收第一次清孔后，利用汽车起重机把钢筋笼吊入桩孔；下完第一节钢筋笼后用槽钢固定，再吊住第二段钢筋笼进行驳接，钢筋笼段间驳接采用电弧焊接，焊缝接口错开；采用两点吊，吊放钢筋笼入桩井孔时，下落速度要均匀，钢笼要居中，切勿碰撞孔壁。
[0037]
进一步地，所述步骤s1中，钢筋接头及钢筋笼分段制作的接头，用电弧焊，并满足焊缝长度单面焊10d，双面焊5d。
[0038]
本发明的有益效果：
[0039]
本发明方法的优势在于安全性较高且实施便捷，在市政工程支护结构施工前，首先在规划施工主体结构与高压线塔间设置多排深钻孔进行注浆，在被设置了深孔注浆的地层中，注浆体在地层中均匀分布，均匀连接，大大提高了被加固地层段的整体稳定性；其次在电塔桩基间新建连系梁将各桩基连成整体，进一步减少施工对电塔桩基的扰动；最后隧道支护桩钢筋笼施工采用分段吊装施工，从而使施工机械与架空电线保持规定的安全距离。成套举措保证了电塔基础不会受到较大扰动且与电线保持安全距离，从而使隧道施工安全性得到明显提升；本发明提供的市政工程支护结构施工过程中临近高压电塔的保护技术，不仅节约成本，且施工便捷、安全，可有效提高下一阶段施工速度，解决传统迁移高压电塔方法工期长、风险大，影响广等多种弊端的问题，同时为临近隧道施工创造既安全又高效的施工环境。
附图说明
[0040]
图1是本发明实施例袖阀管深孔注浆平面布置图之一；
[0041]
图2是本发明实施例袖阀管深孔注浆横断面图；
[0042]
图3是本发明实施例电塔桩基连系梁平面布置图；
[0043]
图4是本发明实施例电塔桩基连系梁横断面图；
[0044]
图5是本发明实施例钢筋笼分段吊装示意图；
[0045]
图6是本发明实施例隧道与高压电线塔信息表；
[0046]
图7是本发明实施例浆液配比信息表；
[0047]
图8是本发明实施例压力系数表；
[0048]
图9是本发明实施例钢筋笼吊装信息表；
[0049]
图10是本发明实施例袖阀管深孔注浆平面布置图之二。
具体实施方式
[0050]
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0051]
需要说明，在本发明中如涉及“第一”、“第二”的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0052]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0053]
实施实例
[0054]
广州大道地处广州市中心城区，是广州市重要以及繁忙的交通干道。广州大道由北向南贯穿广州市白云区、天河区、越秀区、海珠区、番禺区，交通地位十分重要。为了便捷连接白云机场——广州火车站南站，以及支撑有关发展平台的需求，拟对广州大道进行快捷化改造，即新建a、b两条匝道隧道，其中位于市广路的b匝道隧道部分结构位于45号高压电线塔附近，其相关信息如图6所示：
[0055]
45号电塔为220kv广芳甲线其中的一座输电线塔，其架空高压电线最低线与地面净高14.13m。根据原地质勘查报告，在距离电塔西边20m左右处，该地段稳定地下水位埋深3m；土层从地面开始依次为；
①
素填土，厚2.8m、
②
花岗混合岩(全风化花岗混合岩)，厚2.7m、
③
花岗混合岩(强风化花岗混合岩)，厚6.6m、
④
花岗混合岩(中风化花岗混合岩)，厚6.2m。
[0056]
隧道钻孔灌注桩边距离电塔承台3.62m，施工距离较近，在施工过程中易对电塔桩基础结构产生大的扰动，且需与上方高压线保持6m安全距离，施工难度较大。施工区域附近存在大量居民、基础设施及工业用电设备，每日用电量巨大，且施工区域道路繁忙，电塔所处地距离广州大道与市广路交汇处较近，若对45号电塔进行迁移施工，势必会造成大范围用电困难及交通拥堵的现象，因此电塔迁移施工无法实施。为了不影响隧道正常施工，同时减小对电塔承台下的桩基地层或者桩基础结构造成扰动，提高施工整体安全性，避免高压线塔产生沉降，随后，基于补充勘察报告，决定采用隧道施工临近高压电塔的配套保护技术解决该工程高压电塔旁隧道施工难题。参照图1至图5和图10，具体实施过程叙述如下：
[0057]
1、袖阀管深孔注浆
[0058]
(1)深孔注浆原理
[0059]
深孔注浆采用水泥-水玻璃浆液从注浆孔道均匀地注入土体，以填充、渗透和挤密等方式，驱走砂层和粘土颗粒间的水分和气体，并填充其位置，通过改性浆液中所含矿物与土体中的水分分别发生水解、水化反应以及团粒作用等，形成悬浮胶体和团粒，硬化后形成强度大、压缩小和抗渗性高、稳定性良好的土体。土体结硬后，土体的孔隙率和含水率较低，密度加大，同时由于改性浆液挤压土体，使土体抗变形能力增加，提高了变形模量，从而防止或减小了土体沉降的风险。
[0060]
(2)注浆孔布置
[0061]
本工程共设置两排注浆孔，排间距为1.96m，单孔直径为0.12m，总宽度为2.2m，每个注浆孔深度为14m，孔间距为0.5m，其中第一排注浆孔距离电塔承台边0.8m。
[0062]
(3)浆液配比
[0063]
不同地质浆液配比需通过小导管注浆试验后确定，本工程注浆材料主要采用：水泥-水玻璃双液浆，详细配合信息如下表水泥为p0.42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃模数为2.2-2.8，浓度40be’，单孔各浆液配合比如图7所示；
[0064]
(4)注浆量
[0065]
钻孔完成后可进行该孔注浆，钻孔注浆量可依照下述公式进行确定：
[0066]
l＝v
×n×
a(1+β)
[0067]
式中：l
‑‑
注浆量，m3[0068]v‑‑
注浆范围土体体积，m
[0069]n‑‑
地层孔隙率；
[0070]a‑‑
浆液填充系数，取0.7-0.9；
[0071]
β
‑‑
浆液损失率，取10％-20％。
[0072]
(5)注浆压力的选定
[0073]
①
根据注浆处地层深度计算
[0074]
p＝kh
[0075]
式中：p
‑‑
设计注浆压力(终压值)(mpa)；
[0076]h‑‑
注浆处深度(m)；
[0077]k‑‑
由注浆深度确定压力系数。压力系数由图8的表中选定：
[0078]
②
根据地层渗透系数情况
[0079]
根据地层渗透系数情况浆液注入量情况，注浆压力一般选用0.3～0.5mpa。
[0080]
2、电塔桩基连系梁保护技术
[0081]
电塔桩基连系梁是指在电塔支护桩间施工钢筋混凝土结构的连接梁，其施工部位位于支护桩顶，通过连系梁将所有电塔支护桩连成整体，共同受力，从而减少外界对电塔支护桩基的扰动，以达到保护高压电塔的目的。
[0082]
本工程电塔支护桩共有4根，因此施工四条2
×
0.8m(高
×
宽)的连系梁。
[0083]
连系梁施工流程为测量放线
→
表面清理
→
混凝土垫层
→
钢筋安装
→
模板安装
→
浇筑混凝土
→
模板拆除。
[0084]
(1)垫层施工：人工清理表面后，浇筑100mm厚c15素混凝土垫层，每边宽出连系梁边100mm。
[0085]
(2)模板选择：本工程连系梁模板采用覆面木胶合板18mm厚，规格1830
×
915mm，模板背楞采用60
×
80木龙骨(小梁)
[0086]
(3)钢筋绑扎：钢筋绑扎采用20～22号铁丝(镀锌铁丝)，纵向受力钢筋出现双层或多层排列时，两排钢筋之间应垫以直径25mm的短钢筋，如纵向钢筋直径大于25mm时，短钢筋直径规格与纵向钢筋相同规格。
[0087]
(4)混凝土浇筑：本工程连系梁混凝土采取分层对称地进行灌注，每层高为300mm。
[0088]
3、钢筋笼分段吊装技术
[0089]
参照图9，本工程钢筋笼吊装的起重机高度约为20m，高于现状220kv高压电缆导线的最低线5.87m，施工机械与高压导线不满足6m的安全距离。将对于该部分受影响的支护桩采取分段吊装钢筋笼(分段长度为4m)，控制吊装高度与电缆导线净高在安全范围6m之外。
该措施保证了与220kv高压导线保持6m的安全距离。(电缆最低导线与地面净高为14.13m)。
[0090]
钢笼制作验收后运抵桩位处，成孔验收第一次清孔后，利用汽车起重机把钢筋笼吊入桩孔。下完第一节后用槽钢固定，再吊住第二段进行驳接，段间驳接采用电弧焊接，焊缝接口错开。为了钢筋笼起吊时不变形，采用两点吊，吊放钢筋笼入桩井孔时，下落速度要均匀，钢笼要居中，切勿碰撞孔壁。
[0091]
钢筋接头及钢筋笼分段制作的接头，用电弧焊，并满足焊缝长度单面焊10d，双面焊5d，其中，d是表示钢筋直径，同一钢筋上应尽量少设接头。
[0092]
本发明方法的优势在于安全性较高且实施便捷，在市政工程支护结构施工前，首先在规划施工主体结构与高压线塔间设置多排深钻孔进行注浆，在被设置了深孔注浆的地层中，注浆体在地层中均匀分布，均匀连接，大大提高了被加固地层段的整体稳定性；其次在电塔桩基间新建连系梁将各桩基连成整体，进一步减少施工对电塔桩基的扰动；最后隧道支护桩钢筋笼施工采用分段吊装施工，从而使施工机械与架空电线保持规定的安全距离。成套举措保证了电塔基础不会受到较大扰动且与电线保持安全距离，从而使隧道施工安全性得到明显提升；本发明提供的市政工程支护结构施工过程中临近高压电塔的保护技术，不仅节约成本，且施工便捷、安全，可有效提高下一阶段施工速度，解决传统迁移高压电塔方法工期长、风险大，影响广等多种弊端的问题，同时为临近隧道施工创造既安全又高效的施工环境。
[0093]
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。