既有220 kV高壓線下地鐵車站深基坑施工技術研究

晉云雷

（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 101100）

0 引言

隨著城市軌道交通線路網(wǎng)規(guī)劃的日益完善，地鐵逐漸成為城市新舊城區(qū)連接的重要紐帶。受限于城市管廊的發(fā)展進度，架空高壓線在一些舊城區(qū)仍普遍存在。部分地鐵線路規(guī)劃不可避免地與架空高壓線產(chǎn)生交叉，尤其站點位于架空高壓線下時，地鐵車站工程施工存在較大的安全風險。針對高壓線對車站工程的影響，如何進行輸電線路保護及過程控制，對于軌道交通施工安全是至關重要的。

目前，針對既有高壓線防護裝置的理論研究、機械設備限高研究較多[1-3]，但針對既有高壓線下地鐵車站施工中高壓線防護系統(tǒng)的工程應用研究比較少。本文以南寧市軌道交通某車站工程為例，分析高壓線下車站深基坑施工中所遇到的問題，提出高壓線防護措施，通過實踐驗證了方案的有效性，為類似工程中提供借鑒。

1 工程概況

周家坡站是南寧市軌道交通5號線自南向北的第5個站，位于壯錦大道與新建亭洪西路交叉路口，沿壯錦大道呈南北向敷設，為地下三層島式車站。車站主體結構外包總長度為156.2 m，標準段外包總寬度為22.1 m，基坑深度約為25 m。車站附屬結構包含4個出入口、2組風亭，其中A出入口與2號風亭合建，B出入口與1號風亭合建。

車站小里程端有2組220 kV架空高壓線斜跨車站主體、B出入口及1號風亭，其中#A10高壓線塔位于A出入口南側，其基礎承臺距A號出入口圍護結構內(nèi)邊線最小凈距為3.0 m；#9、#A9高壓線塔位于車站小里程端頭，其基礎承臺距車站主體基坑圍護結構內(nèi)邊線最小凈距為4.82 m。架空220 kV高壓電纜導線弧垂點離地面約24 m。周家坡站站位和高壓線走向相對位置如圖1所示。

圖1 周家坡站站位和高壓線走向相對位置

2 施工風險分析

2.1 高壓線塔傾斜風險

#9、#A9、#10高壓線塔均位于車站基坑開挖主要影響區(qū)域，且掛線后處于偏心受力狀態(tài)，存在線塔基礎沉降、地面沉降、塔桿傾斜等安全風險，在基坑開挖前需對線塔基礎采取加固、防護措施。

2.2 高壓線觸電風險

距離是高壓電傷害的判斷標準[4]，施工人員、機械應根據(jù)高壓線級別并依照標準保持相應的安全距離。周家坡站主體結構、B出入口及1號風亭與220 kV高壓線斜向相交，而現(xiàn)場高壓線弧垂點距離地面最小距離僅為24 m，在車站工程施工過程中，起重吊裝存在觸電風險。根據(jù)施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范，在外電架空線路附近吊裝時，起重機與220 kV架空線路邊線的水平和垂直方向最小安全距離均為6 m，考慮強風、暴雨等惡劣氣象條件，還應進一步優(yōu)化施工方案，適當增加安全距離。

3 高壓線防護措施

3.1 懸索架空防護網(wǎng)系統(tǒng)

在220 kV輸電線路下方6 m處設置懸索架空防護網(wǎng)系統(tǒng)，對既有220 kV高壓線進行硬防護。

（1）懸索架空防護網(wǎng)系統(tǒng)：采用4條9 m抱桿條、300 m總長的50 mm2鋼絞線以及1500 m2防護網(wǎng)，防護網(wǎng)材質型號規(guī)格為迪尼瑪繩。

（2）懸索架空防護網(wǎng)施工工藝流程：施工準備→基礎開挖→鋼筋綁扎→澆筑混凝土→立桿→保護接地連接→安裝防護網(wǎng)。

（3）水平網(wǎng)長寬設置：#A9與#A10之間設置70 m水平防護網(wǎng)，#9與#10之間設置50 m水平網(wǎng)，水平防護網(wǎng)超出高壓線兩側各6 m，防護網(wǎng)連成整體，對高壓線下方及側方形成安全區(qū)域。周家坡站220 kV高壓線路水平防護網(wǎng)立面如圖2所示。

圖2 周家坡站220 kV高壓線路水平防護網(wǎng)立面

（4）架網(wǎng)安全措施：在封網(wǎng)防護施工前，必須與輸電有關部門聯(lián)系，取得同意后并按批準具體施工日期開展施工，懸索架空網(wǎng)施工期間測量人員現(xiàn)場配合調整弧垂標高。220 kV線路間導線為帶電狀態(tài)，在下方架設安全防護網(wǎng)時，要求與帶電體保持足夠的安全距離，作業(yè)人員的活動范圍與220 kV帶電體的距離不小于4 m，工器具、安裝構件、導線、地線與220 kV帶電體的距離不小于5 m?，F(xiàn)場管理人員要時刻監(jiān)督和提醒作業(yè)人員注意安全事項。

3.2 激光防外力破壞監(jiān)控系統(tǒng)

施工現(xiàn)場應用激光防外力破壞監(jiān)控系統(tǒng)，建立水平監(jiān)控體系，對既有220 kV高壓線進行軟防護。在鋼管立柱位置安裝一套輸電線路激光防外力破壞在線監(jiān)控系統(tǒng)及報警器，利用高壓電磁感應強度變化、激光探測器、高聲響喇叭來實現(xiàn)預警，提高預警防控能力。該系統(tǒng)由激光探測器、高壓近電防觸碰智能預警裝置、太陽能板、低溫鋰電池組、充放電控制器單元、高聲響喇叭等部件組成，具有設備獨立運行、節(jié)能儲電、漏電保護、防雷等功能，探測范圍定向長度75 m，寬度20 m，可以設置為當物體接近導線4 m、5 m、6 m、8 m時自動報警，對輸電導線形成立體防御。

激光防外力破壞系統(tǒng)的主要組成部件如下。

（1）激光探測器：傳感器安裝在桿塔上，激光線在線路下方8 m處與線路平行，通過激光越線探測器在輸電線路線路走廊安全距離以下的區(qū)域對違章施工機械進行越線警告。激光探測器參數(shù)如表1所示。

表1 激光探測器參數(shù)

（2）高壓近電防觸碰智能預警裝置：當物體觸碰220 kV高壓線最小安全距離虛擬邊界線時，預警裝置通過無線接收信息并進行處理后，快速發(fā)出報警響應，通過高聲喇叭傳遞“高壓危險，請勿靠近”警示音。

（3）太陽能板：太陽能轉換率大于13.5%。裝置采用節(jié)能設計，在沒有外物侵入時，大部分電路處于休眠狀態(tài)，報警發(fā)生啟動，可遠程遙控開關。

（4）低溫鋰電池組：供電設備，可循環(huán)充電。無電力來源時，電池本身的電量可維持設備正常運行約30 d。

（5）充放電控制器單元：系統(tǒng)線路充放電保護開關，并具備防雷功能。

（6）高聲響喇叭：聲壓指數(shù)不小于115 dB。

3.3 高壓線塔防護

（1）注漿加固措施：在車站基坑開挖前，采用高壓旋噴樁對#9、#A9、#A10高壓線塔基礎進行旋噴加固，加固體強度滿足要求后再行開挖。預埋?80PVC袖閥管，在基坑開挖及主體結構施作過程中，根據(jù)220 kV高壓線塔塔基地面沉降及傾斜監(jiān)測情況，及時進行跟蹤注漿。

（2）安全防護措施：施工前對高壓線塔進行封閉式圍護，護欄高度不小于1.5 m，涂刷警示漆，懸掛警示牌。在高壓線塔附近進行鋼筋安裝、腳手架搭設以及大型機械作業(yè)時與線塔保持安全距離，并設專職安全員監(jiān)護。同時要注意，嚴禁在高壓線塔附近堆放易燃易爆物品。

3.4 起重設備優(yōu)化

考慮高壓線下施工安全距離，現(xiàn)場實際安全操作高度僅14.5 m，現(xiàn)場對車站基坑土方吊運、鋼支撐架設、主體結構施工的起重機械設備進行優(yōu)化，采用MH5/5 t電動葫蘆門式起重機。對比汽車吊設備，MH5/5 t電動葫蘆門式起重機具備以下優(yōu)勢。

（1）門式起重機的固定高度有效降低了人為指揮不當?shù)纫蛩厍秩敫邏壕€下危險區(qū)域的風險，在安全可控的條件下進行材料的吊裝作業(yè)。

（2）門式起重機的固定起重形式直接避免了汽車吊因擺臂不當可能造成的危險因素，有利于提升吊裝效率。

3.5 施工管控措施

（1）在高壓線安全距離前設置警示牌，并在防護網(wǎng)外邊緣安裝夜間警示紅燈，有效顯現(xiàn)安全施工區(qū)域和高壓線危險范圍。

（2）對于超出門式起重機作業(yè)范圍的吊裝作業(yè)，采用限高汽車吊進行吊裝作業(yè)。限高汽車吊作業(yè)前，需對桿長幅度、起重能力、提升高度以及吊裝起止點進行詳細驗算，并對吊車站位環(huán)境進行隱患排查。

（3）吊裝作業(yè)前，檢查設備操作人員、司索人員等吊裝相關人員的教育及持證情況。在吊裝過程中，實行旁站制度，及時糾正或制止違規(guī)操作，同時降低場地條件和天氣情況等因素對吊裝作業(yè)的影響，確保施工安全有序。

（4）定期對報警系統(tǒng)、架空防護網(wǎng)進行檢查，確保系統(tǒng)正常運行。大風、暴雨后應對懸索架空網(wǎng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)弧度超過允許誤差或架空網(wǎng)出現(xiàn)松動應拉線重新收緊，經(jīng)復查確認后方再行使用。

4 防護控制效果

（1）基坑開挖階段未發(fā)生高壓線塔沉降、變形預警，未實施跟蹤注漿措施。施工過程中，未發(fā)生人員侵入高壓線塔護欄防護范圍，未發(fā)生設備碰撞高壓線塔的情況。

（2）根據(jù)施工記錄，現(xiàn)場220 kV激光防外力破壞監(jiān)控系統(tǒng)啟用報警累計3次，其中汽車吊臂時侵入2次、混凝土泵車臂侵入1次，現(xiàn)場警示音都做出即時響應，及時提醒現(xiàn)場人員。高壓線懸索架空防護網(wǎng)系統(tǒng)啟用1次，為汽車吊臂侵入報警后回轉侵入，但被架空防護網(wǎng)及時有效阻擋汽車。

（3）施工中發(fā)現(xiàn)，懸索架空防護網(wǎng)維護比較困難，尤其是出現(xiàn)局部破損、松動情況，需要經(jīng)輸電部門同意后方可進行維修，且應滿足高空作業(yè)與帶電體最小安全距離的要求。

5 結語

（1）高壓線塔基礎采用旋噴樁加固措施后，可有效控制線塔基礎沉降與傾斜、地表沉降，保證基坑開挖安全。

（2）在不能滿足本質安全的情況下，考慮到人員、設備因誤操作可能引起的安全風險，對既有高壓線輸電線路、線塔基礎采取防護措施是十分必要的。

（3）工程實踐證明，高壓線懸索架空防護網(wǎng)系統(tǒng)、激光防外力破壞監(jiān)控系統(tǒng)可構成對既有高壓線的雙重水平防護體系，有效防范高壓線下施工觸電風險，可為類似工程提供參考。