既有220 kV高压线下地铁车站深基坑施工技术研究

晋云雷

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 101100）

0 引言

随着城市轨道交通线路网规划的日益完善，地铁逐渐成为城市新旧城区连接的重要纽带。受限于城市管廊的发展进度，架空高压线在一些旧城区仍普遍存在。部分地铁线路规划不可避免地与架空高压线产生交叉，尤其站点位于架空高压线下时，地铁车站工程施工存在较大的安全风险。针对高压线对车站工程的影响，如何进行输电线路保护及过程控制，对于轨道交通施工安全是至关重要的。

目前，针对既有高压线防护装置的理论研究、机械设备限高研究较多[1-3]，但针对既有高压线下地铁车站施工中高压线防护系统的工程应用研究比较少。本文以南宁市轨道交通某车站工程为例，分析高压线下车站深基坑施工中所遇到的问题，提出高压线防护措施，通过实践验证了方案的有效性，为类似工程中提供借鉴。

1 工程概况

周家坡站是南宁市轨道交通5号线自南向北的第5个站，位于壮锦大道与新建亭洪西路交叉路口，沿壮锦大道呈南北向敷设，为地下三层岛式车站。车站主体结构外包总长度为156.2 m，标准段外包总宽度为22.1 m，基坑深度约为25 m。车站附属结构包含4个出入口、2组风亭，其中A出入口与2号风亭合建，B出入口与1号风亭合建。

车站小里程端有2组220 kV架空高压线斜跨车站主体、B出入口及1号风亭，其中#A10高压线塔位于A出入口南侧，其基础承台距A号出入口围护结构内边线最小净距为3.0 m；#9、#A9高压线塔位于车站小里程端头，其基础承台距车站主体基坑围护结构内边线最小净距为4.82 m。架空220 kV高压电缆导线弧垂点离地面约24 m。周家坡站站位和高压线走向相对位置如图1所示。

图1 周家坡站站位和高压线走向相对位置

2 施工风险分析

2.1 高压线塔倾斜风险

#9、#A9、#10高压线塔均位于车站基坑开挖主要影响区域，且挂线后处于偏心受力状态，存在线塔基础沉降、地面沉降、塔杆倾斜等安全风险，在基坑开挖前需对线塔基础采取加固、防护措施。

2.2 高压线触电风险

距离是高压电伤害的判断标准[4]，施工人员、机械应根据高压线级别并依照标准保持相应的安全距离。周家坡站主体结构、B出入口及1号风亭与220 kV高压线斜向相交，而现场高压线弧垂点距离地面最小距离仅为24 m，在车站工程施工过程中，起重吊装存在触电风险。根据施工现场临时用电安全技术规范，在外电架空线路附近吊装时，起重机与220 kV架空线路边线的水平和垂直方向最小安全距离均为6 m，考虑强风、暴雨等恶劣气象条件，还应进一步优化施工方案，适当增加安全距离。

3 高压线防护措施

3.1 悬索架空防护网系统

在220 kV输电线路下方6 m处设置悬索架空防护网系统，对既有220 kV高压线进行硬防护。

（1）悬索架空防护网系统：采用4条9 m抱杆条、300 m总长的50 mm2钢绞线以及1500 m2防护网，防护网材质型号规格为迪尼玛绳。

（2）悬索架空防护网施工工艺流程：施工准备→基础开挖→钢筋绑扎→浇筑混凝土→立杆→保护接地连接→安装防护网。

（3）水平网长宽设置：#A9与#A10之间设置70 m水平防护网，#9与#10之间设置50 m水平网，水平防护网超出高压线两侧各6 m，防护网连成整体，对高压线下方及侧方形成安全区域。周家坡站220 kV高压线路水平防护网立面如图2所示。

图2 周家坡站220 kV高压线路水平防护网立面

（4）架网安全措施：在封网防护施工前，必须与输电有关部门联系，取得同意后并按批准具体施工日期开展施工，悬索架空网施工期间测量人员现场配合调整弧垂标高。220 kV线路间导线为带电状态，在下方架设安全防护网时，要求与带电体保持足够的安全距离，作业人员的活动范围与220 kV带电体的距离不小于4 m，工器具、安装构件、导线、地线与220 kV带电体的距离不小于5 m。现场管理人员要时刻监督和提醒作业人员注意安全事项。

3.2 激光防外力破坏监控系统

施工现场应用激光防外力破坏监控系统，建立水平监控体系，对既有220 kV高压线进行软防护。在钢管立柱位置安装一套输电线路激光防外力破坏在线监控系统及报警器，利用高压电磁感应强度变化、激光探测器、高声响喇叭来实现预警，提高预警防控能力。该系统由激光探测器、高压近电防触碰智能预警装置、太阳能板、低温锂电池组、充放电控制器单元、高声响喇叭等部件组成，具有设备独立运行、节能储电、漏电保护、防雷等功能，探测范围定向长度75 m，宽度20 m，可以设置为当物体接近导线4 m、5 m、6 m、8 m时自动报警，对输电导线形成立体防御。

激光防外力破坏系统的主要组成部件如下。

（1）激光探测器：传感器安装在杆塔上，激光线在线路下方8 m处与线路平行，通过激光越线探测器在输电线路线路走廊安全距离以下的区域对违章施工机械进行越线警告。激光探测器参数如表1所示。

表1 激光探测器参数

（2）高压近电防触碰智能预警装置：当物体触碰220 kV高压线最小安全距离虚拟边界线时，预警装置通过无线接收信息并进行处理后，快速发出报警响应，通过高声喇叭传递“高压危险，请勿靠近”警示音。

（3）太阳能板：太阳能转换率大于13.5%。装置采用节能设计，在没有外物侵入时，大部分电路处于休眠状态，报警发生启动，可远程遥控开关。

（4）低温锂电池组：供电设备，可循环充电。无电力来源时，电池本身的电量可维持设备正常运行约30 d。

（5）充放电控制器单元：系统线路充放电保护开关，并具备防雷功能。

（6）高声响喇叭：声压指数不小于115 dB。

3.3 高压线塔防护

（1）注浆加固措施：在车站基坑开挖前，采用高压旋喷桩对#9、#A9、#A10高压线塔基础进行旋喷加固，加固体强度满足要求后再行开挖。预埋ϕ80PVC袖阀管，在基坑开挖及主体结构施作过程中，根据220 kV高压线塔塔基地面沉降及倾斜监测情况，及时进行跟踪注浆。

（2）安全防护措施：施工前对高压线塔进行封闭式围护，护栏高度不小于1.5 m，涂刷警示漆，悬挂警示牌。在高压线塔附近进行钢筋安装、脚手架搭设以及大型机械作业时与线塔保持安全距离，并设专职安全员监护。同时要注意，严禁在高压线塔附近堆放易燃易爆物品。

3.4 起重设备优化

考虑高压线下施工安全距离，现场实际安全操作高度仅14.5 m，现场对车站基坑土方吊运、钢支撑架设、主体结构施工的起重机械设备进行优化，采用MH5/5 t电动葫芦门式起重机。对比汽车吊设备，MH5/5 t电动葫芦门式起重机具备以下优势。

（1）门式起重机的固定高度有效降低了人为指挥不当等因素侵入高压线下危险区域的风险，在安全可控的条件下进行材料的吊装作业。

（2）门式起重机的固定起重形式直接避免了汽车吊因摆臂不当可能造成的危险因素，有利于提升吊装效率。

3.5 施工管控措施

（1）在高压线安全距离前设置警示牌，并在防护网外边缘安装夜间警示红灯，有效显现安全施工区域和高压线危险范围。

（2）对于超出门式起重机作业范围的吊装作业，采用限高汽车吊进行吊装作业。限高汽车吊作业前，需对杆长幅度、起重能力、提升高度以及吊装起止点进行详细验算，并对吊车站位环境进行隐患排查。

（3）吊装作业前，检查设备操作人员、司索人员等吊装相关人员的教育及持证情况。在吊装过程中，实行旁站制度，及时纠正或制止违规操作，同时降低场地条件和天气情况等因素对吊装作业的影响，确保施工安全有序。

（4）定期对报警系统、架空防护网进行检查，确保系统正常运行。大风、暴雨后应对悬索架空网进行检查，发现网弧度超过允许误差或架空网出现松动应拉线重新收紧，经复查确认后方再行使用。

4 防护控制效果

（1）基坑开挖阶段未发生高压线塔沉降、变形预警，未实施跟踪注浆措施。施工过程中，未发生人员侵入高压线塔护栏防护范围，未发生设备碰撞高压线塔的情况。

（2）根据施工记录，现场220 kV激光防外力破坏监控系统启用报警累计3次，其中汽车吊臂时侵入2次、混凝土泵车臂侵入1次，现场警示音都做出即时响应，及时提醒现场人员。高压线悬索架空防护网系统启用1次，为汽车吊臂侵入报警后回转侵入，但被架空防护网及时有效阻挡汽车。

（3）施工中发现，悬索架空防护网维护比较困难，尤其是出现局部破损、松动情况，需要经输电部门同意后方可进行维修，且应满足高空作业与带电体最小安全距离的要求。

5 结语

（1）高压线塔基础采用旋喷桩加固措施后，可有效控制线塔基础沉降与倾斜、地表沉降，保证基坑开挖安全。

（2）在不能满足本质安全的情况下，考虑到人员、设备因误操作可能引起的安全风险，对既有高压线输电线路、线塔基础采取防护措施是十分必要的。

（3）工程实践证明，高压线悬索架空防护网系统、激光防外力破坏监控系统可构成对既有高压线的双重水平防护体系，有效防范高压线下施工触电风险，可为类似工程提供参考。