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［摘要］通常在基坑开挖施工中，对既有管线进行保护主要方法有拆迁、改移和悬吊等。但对于通信光（电）缆的保护，拆迁和改移的方法造成的损失非常巨大，针对原地保护提出斜拉的新方法。
［关键词］管线保护斜拉塔架
[ Abstract ]: Usually in the excavation of foundation pit construction, the existing pipeline protection methods are taken, change and suspension. But for communication optical cable protection (electric ), the demolition and relocation method caused huge losses, puts forward a new method for in situ conservation of cable-stayed bridge.
[ keyword ]: pipeline protection; cable-stayed tower;
中图分类号：TU990.3 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）1-0020-03
前言
伴随着国民经济的不断增强，城市改造工程也在各地如火如荼地进行,各城市因此面貌一新。随着高层建筑和大型公共建筑的不断兴建，地下工程也日益增多，在施工过程中常常会出现因施工造成地下既有管线破坏问题，不仅给国家经济造成损失而且对社会生活各方面造成不良影响。因此，施工过程中对既有管线保护问题越来越受到人们的关注。通常在基坑开挖施工中，对既有管线进行保护主要方法有拆迁、改移和悬吊等。但对于通信光（电）缆的保护，拆迁和改移的方法造成的损失是非常巨大的，所以通常都尽可能采取原地保护的方法。
工程概况
无锡市土地交易市场位于无锡市太湖广场以南，运河东路以东，九里基地块北侧。工程占地总面积10190m2，总建筑面积35953m2。工程地下一层，地上二十二层；建筑高度95.2m。本工程基坑开挖尺寸为122m×56.4m，在地下室覆土区域内有一组通信光缆穿过。在该工程基坑开挖过程中，为加快施工进度，采用了通讯光缆斜拉式保护技术。
施工方案的选择与确定
3.1方案一（悬吊法）
即在基坑外设置柱墩，在柱墩上架设钢桁架（梁），然后用吊筋（索）将要保护的管线悬吊架空。该方法主要应用于跨度不大的基坑。本工程基坑跨度达到56.4m，为克服钢桁架自身挠度就必须把钢桁架截面做大，增加工程成本。因此，该方案被业主否定。
3.2方案二（支撑法）
即沿管线设置打设若干支撑桩支撑管线。由于工程地下室深度达到-6.25m，打入支撑桩需要打桩机进场，并且打入支撑桩后给地下室底板、顶板的防水带来隐患。该方案也被否定。
3.2方案三（斜拉法）
该方法借鉴桥梁工程中斜拉桥的设计原理，通过由基坑外塔架和坑内外钢缆组成斜拉悬挂系统，将钢托架梁及其上的光（电）缆吊在基坑上空。利用斜拉索的多个斜拉点使托架梁形成多跨连续梁（当管线为金属管线时可直接利用管线本身的强度），从而减小托架梁断面。斜拉索将荷载传递给基坑外塔架，而由于斜拉对塔架产生的水平分力，也由塔架后设置的揽风绳来抵抗。（见图一）
斜拉式保护设计
4.1设计参数：
基坑跨度56.4m，通讯光缆采用φ100镀锌钢管进行保护，每组6根。由于φ100镀锌钢管有自身强度，故采用在斜拉位置设置短托架，把φ100镀锌钢管看做连续梁，对钢管进行强度和挠度验算。
4.2通讯光缆保护管验算：
光缆自重G2=5kg/m。
每个光缆荷载：q=（10.85+5）×9.8×1.2=0.19kN/m
每组光缆荷载：q=0.19×6=1.14kN/m
计算整组管线荷载时，应考虑托架自重及镀锌钢管间夹杂泥土因素。
六组钢管间夹杂泥土重量：2788.655×2×10-3×1.8×9.8=98N/m
托架自重：（7.85×0.39+1.2×7.398）×8×9.8/56.4=16.6N/m
合计增加荷载为：98+16.6=114.6N/m≈0.12kN/m
整组管线荷载为：1.14+0.12=1.26kN/m
经计算得：Mmax=6.13 kN.m，ω=9.30mm。
其支座反力从左到右分别为：3.68kN、9.66kN、6.93kN、7.72kN、7.52kN、7.52kN、7.72kN、6.93kN、9.66kN、3.68kN。
单根钢管强度计算：σ=M/W=6130000/36727.9739×6=166.90N/mm2＜［f］=215 N/mm2，满足要求。
挠度最大值9.30mm，满足要求。
4.3钢丝绳选择
经计算：对拉索1所承受的拉力为F1=13.21kN；对拉索2所承受的拉力为F2=12.72kN；对拉索3所承受的拉力为F1=18.27kN；对拉索4所承受的拉力为F1=21.99kN钢丝绳验算，按拉索4进行验算。
选择6×19钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1550MPa，直径17mm。，其破断拉力总和为167.5kN。
4.4间隔式托架计算
1、吊耳焊缝验算
吊耳按拉索4水平分力进行验算。
满足要求。
2、夹具螺栓验算：
夹具螺栓采用φ16普通螺栓，共6个，按拉索4水平分力进行验算。
4.5、塔架计算：
塔架主肢拟选用4-L70×7，基本参数：A，=9.42cm2,I=43.09cm4,Z0=1.99cm,i=1.38cm。缀条选用L50×5，其参数为A1=4.80cm2,i=0.98cm。截面为1500×1500，每节1.5m，全高9.0m。
计算塔架时，需考虑塔架自重、风荷载计算、由拉索产生的水平分力和垂直分力、及缆风绳的垂直和水平分力。
经计算，塔架中部弯矩为M=87.62kN.m，G=102.23kN
塔架的整体稳定性验算：
主肢型钢单肢稳定性验算
除对塔架进行整体稳定性及主肢型钢进行验算外，还应对缀条、塔架底部焊缝验算，经验算均符合要求。
4.6悬挂系统出平面水平位移验算
整个悬挂系统由于高度较低；并且管线位于地坪以下，受风力较小，经验算整个悬挂系统出平面位移较小，满足要求。
工艺流程及操作要点
工艺流程
开挖样洞→托架、塔架制作、塔架基础→塔架安装→人工开挖管线、托架安装→斜拉索安装及索形、应力调整→基坑开挖
主要施工要点
在距离基坑坡顶距离为2m设置800厚C20混凝土塔架基础，基础下土层用打夯机夯实。塔架基础根据现場实际情况设置成整板或者双条形基础。塔架基础浇筑前，根据塔架尺寸在塔架底脚位置预埋200×200×10钢板，锚筋为4Ф14，L=400。预埋钢板用水准仪严格控制在同一标高处，并严格控制钢板水平度。（见图四）
在塔架后方设置2000×1000×800混凝土锚碇，锚碇后方用4根φ48钢管打入土中2.5m。锚碇上设置φ20拉环，每边锚入混凝土700。
为保证塔架的整体稳定性，塔架可制作成梯形。斜拉索可直接扣在塔架顶面水平杆上，采取必要的加强措施：可用2根5#角钢将拉点位置与对边角点焊接。（见图五）
钢丝绳拉索收紧前，人工用钢管将安装好的托架向上做千分之三起拱，随即用紧线机收紧钢丝绳，防止土方开挖后钢丝绳受力伸长使管线挠度过大。
在挖土中出现随时观察管线下坠及挠度状况，可以通过调节钢丝绳上的花篮螺栓以调整钢丝绳的长度，达到控制拉索索形和内部应力的目的。
基坑开挖过程中，专人负责检查管线保护工作的巡视和检查，密切观察管线在基坑开挖过程中的变形大小。管线在开挖后，如发现管线局部挠度加大，应立即采取有效的措施进行处理，一般可采用局部加设顶撑的方法进行补救。
结束语
本方法施工工艺简单、易操作，减少人工投入。与传统改移的保护方法相比，避免了光缆使用中断而造成的重大损失；相对悬吊法，材料用量小，费用低。尤其在较大跨度基坑开挖的管线保护中，更显出本方法的优越性。
参考文献
《建筑施工手册》第四版
江正荣.建筑施工计算手册.中国建筑工业出版社
徐蓉等.建筑施工安全计算.中国建筑工业出版社
［关键词］管线保护斜拉塔架
[ Abstract ]: Usually in the excavation of foundation pit construction, the existing pipeline protection methods are taken, change and suspension. But for communication optical cable protection (electric ), the demolition and relocation method caused huge losses, puts forward a new method for in situ conservation of cable-stayed bridge.
[ keyword ]: pipeline protection; cable-stayed tower;
中图分类号：TU990.3 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）1-0020-03
前言
伴随着国民经济的不断增强，城市改造工程也在各地如火如荼地进行,各城市因此面貌一新。随着高层建筑和大型公共建筑的不断兴建，地下工程也日益增多，在施工过程中常常会出现因施工造成地下既有管线破坏问题，不仅给国家经济造成损失而且对社会生活各方面造成不良影响。因此，施工过程中对既有管线保护问题越来越受到人们的关注。通常在基坑开挖施工中，对既有管线进行保护主要方法有拆迁、改移和悬吊等。但对于通信光（电）缆的保护，拆迁和改移的方法造成的损失是非常巨大的，所以通常都尽可能采取原地保护的方法。
工程概况
无锡市土地交易市场位于无锡市太湖广场以南，运河东路以东，九里基地块北侧。工程占地总面积10190m2，总建筑面积35953m2。工程地下一层，地上二十二层；建筑高度95.2m。本工程基坑开挖尺寸为122m×56.4m，在地下室覆土区域内有一组通信光缆穿过。在该工程基坑开挖过程中，为加快施工进度，采用了通讯光缆斜拉式保护技术。
施工方案的选择与确定
3.1方案一（悬吊法）
即在基坑外设置柱墩，在柱墩上架设钢桁架（梁），然后用吊筋（索）将要保护的管线悬吊架空。该方法主要应用于跨度不大的基坑。本工程基坑跨度达到56.4m，为克服钢桁架自身挠度就必须把钢桁架截面做大，增加工程成本。因此，该方案被业主否定。
3.2方案二（支撑法）
即沿管线设置打设若干支撑桩支撑管线。由于工程地下室深度达到-6.25m，打入支撑桩需要打桩机进场，并且打入支撑桩后给地下室底板、顶板的防水带来隐患。该方案也被否定。
3.2方案三（斜拉法）
该方法借鉴桥梁工程中斜拉桥的设计原理，通过由基坑外塔架和坑内外钢缆组成斜拉悬挂系统，将钢托架梁及其上的光（电）缆吊在基坑上空。利用斜拉索的多个斜拉点使托架梁形成多跨连续梁（当管线为金属管线时可直接利用管线本身的强度），从而减小托架梁断面。斜拉索将荷载传递给基坑外塔架，而由于斜拉对塔架产生的水平分力，也由塔架后设置的揽风绳来抵抗。（见图一）
斜拉式保护设计
4.1设计参数：
基坑跨度56.4m，通讯光缆采用φ100镀锌钢管进行保护，每组6根。由于φ100镀锌钢管有自身强度，故采用在斜拉位置设置短托架，把φ100镀锌钢管看做连续梁，对钢管进行强度和挠度验算。
4.2通讯光缆保护管验算：
光缆自重G2=5kg/m。
每个光缆荷载：q=（10.85+5）×9.8×1.2=0.19kN/m
每组光缆荷载：q=0.19×6=1.14kN/m
计算整组管线荷载时，应考虑托架自重及镀锌钢管间夹杂泥土因素。
六组钢管间夹杂泥土重量：2788.655×2×10-3×1.8×9.8=98N/m
托架自重：（7.85×0.39+1.2×7.398）×8×9.8/56.4=16.6N/m
合计增加荷载为：98+16.6=114.6N/m≈0.12kN/m
整组管线荷载为：1.14+0.12=1.26kN/m
经计算得：Mmax=6.13 kN.m，ω=9.30mm。
其支座反力从左到右分别为：3.68kN、9.66kN、6.93kN、7.72kN、7.52kN、7.52kN、7.72kN、6.93kN、9.66kN、3.68kN。
单根钢管强度计算：σ=M/W=6130000/36727.9739×6=166.90N/mm2＜［f］=215 N/mm2，满足要求。
挠度最大值9.30mm，满足要求。
4.3钢丝绳选择
经计算：对拉索1所承受的拉力为F1=13.21kN；对拉索2所承受的拉力为F2=12.72kN；对拉索3所承受的拉力为F1=18.27kN；对拉索4所承受的拉力为F1=21.99kN钢丝绳验算，按拉索4进行验算。
选择6×19钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1550MPa，直径17mm。，其破断拉力总和为167.5kN。
4.4间隔式托架计算
1、吊耳焊缝验算
吊耳按拉索4水平分力进行验算。
满足要求。
2、夹具螺栓验算：
夹具螺栓采用φ16普通螺栓，共6个，按拉索4水平分力进行验算。
4.5、塔架计算：
塔架主肢拟选用4-L70×7，基本参数：A，=9.42cm2,I=43.09cm4,Z0=1.99cm,i=1.38cm。缀条选用L50×5，其参数为A1=4.80cm2,i=0.98cm。截面为1500×1500，每节1.5m，全高9.0m。
计算塔架时，需考虑塔架自重、风荷载计算、由拉索产生的水平分力和垂直分力、及缆风绳的垂直和水平分力。
经计算，塔架中部弯矩为M=87.62kN.m，G=102.23kN
塔架的整体稳定性验算：
主肢型钢单肢稳定性验算
除对塔架进行整体稳定性及主肢型钢进行验算外，还应对缀条、塔架底部焊缝验算，经验算均符合要求。
4.6悬挂系统出平面水平位移验算
整个悬挂系统由于高度较低；并且管线位于地坪以下，受风力较小，经验算整个悬挂系统出平面位移较小，满足要求。
工艺流程及操作要点
工艺流程
开挖样洞→托架、塔架制作、塔架基础→塔架安装→人工开挖管线、托架安装→斜拉索安装及索形、应力调整→基坑开挖
主要施工要点
在距离基坑坡顶距离为2m设置800厚C20混凝土塔架基础，基础下土层用打夯机夯实。塔架基础根据现場实际情况设置成整板或者双条形基础。塔架基础浇筑前，根据塔架尺寸在塔架底脚位置预埋200×200×10钢板，锚筋为4Ф14，L=400。预埋钢板用水准仪严格控制在同一标高处，并严格控制钢板水平度。（见图四）
在塔架后方设置2000×1000×800混凝土锚碇，锚碇后方用4根φ48钢管打入土中2.5m。锚碇上设置φ20拉环，每边锚入混凝土700。
为保证塔架的整体稳定性，塔架可制作成梯形。斜拉索可直接扣在塔架顶面水平杆上，采取必要的加强措施：可用2根5#角钢将拉点位置与对边角点焊接。（见图五）
钢丝绳拉索收紧前，人工用钢管将安装好的托架向上做千分之三起拱，随即用紧线机收紧钢丝绳，防止土方开挖后钢丝绳受力伸长使管线挠度过大。
在挖土中出现随时观察管线下坠及挠度状况，可以通过调节钢丝绳上的花篮螺栓以调整钢丝绳的长度，达到控制拉索索形和内部应力的目的。
基坑开挖过程中，专人负责检查管线保护工作的巡视和检查，密切观察管线在基坑开挖过程中的变形大小。管线在开挖后，如发现管线局部挠度加大，应立即采取有效的措施进行处理，一般可采用局部加设顶撑的方法进行补救。
结束语
本方法施工工艺简单、易操作，减少人工投入。与传统改移的保护方法相比，避免了光缆使用中断而造成的重大损失；相对悬吊法，材料用量小，费用低。尤其在较大跨度基坑开挖的管线保护中，更显出本方法的优越性。
参考文献
《建筑施工手册》第四版
江正荣.建筑施工计算手册.中国建筑工业出版社
徐蓉等.建筑施工安全计算.中国建筑工业出版社