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閱讀 10236 次 某地鐵站深基坑開挖過程中的管線懸吊保護(hù)技術(shù)

摘要:管線保護(hù)與改遷一直是地鐵站施工過程中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。本文依據(jù)西安地鐵某車站的工程實(shí)例,對(duì)其施工中遇到的管線問題進(jìn)行了總結(jié),主要為施工中絕大部分管線都可以通過永久和臨時(shí)遷移解決,而僅有一條雨水管橫穿車站基坑,需對(duì)其進(jìn)行特別保護(hù),經(jīng)分析確立采用懸吊保護(hù)管線的方案,對(duì)懸吊梁進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算,同時(shí)介紹了管線保護(hù)過程中的施工工藝和監(jiān)測(cè)控制方法,該方案經(jīng)檢驗(yàn)在實(shí)際施工中取得了良好的效果。...
 
某地鐵站深基坑開挖過程中的管線懸吊保護(hù)技術(shù)
 
金輝   林源
(1西安市建筑設(shè)計(jì)研究院,2西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院)

1.工程概況
    某車站基坑總長為185 m,基坑寬 18.5~24.3m,基坑開挖深度平均16.06m,車站主體標(biāo)準(zhǔn)寬度18.5m,基坑安全等級(jí)一級(jí),頂板覆土厚度約3~3.4m;硬捎妹魍陧樧鞣ㄊ┕,圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁,基坑內(nèi)設(shè)鋼支撐。

    該車站地下管線較多,均需要臨時(shí)改移或永久改移。本工程范圍內(nèi)管線種類相對(duì)較多,主要都和沿車站方向一致,在施工過程中,絕大部分管線都得到了永久和臨時(shí)遷移, 為施工創(chuàng)造了良好條件,僅有一條雨水管橫穿基坑, 雨水管為管徑1200的鋼管,跨度為18.5m, 需要在施工過程中對(duì)其進(jìn)行有效保護(hù),這也是本工程管線保護(hù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
 
2.管線保護(hù)方案
    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)中管線與開挖基坑的相對(duì)位置,在基坑開挖前對(duì)橫穿基坑的雨水管進(jìn)行懸吊保護(hù),借助雨水管穿越位置圍護(hù)結(jié)構(gòu)為支撐點(diǎn),雨水管搭設(shè)在兩側(cè)設(shè)計(jì)樁頂冠梁
上,與冠梁接觸處用填料填充,中間部位采用型鋼梁承重懸吊雨水管(見圖1,圖2),專業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算后,用H型鋼梁對(duì)雨水管進(jìn)行懸吊保護(hù)。保證雨水管安全使用和車站正常施工。
 
3.管線懸吊設(shè)計(jì)
    3.1設(shè)計(jì)說明
    1)基坑雨水管(鋼管,管徑Φ1200),跨度為18.5m,走向由東到西縱坡2‰,東側(cè)管內(nèi)底設(shè)計(jì)標(biāo)高383.463,西側(cè)管內(nèi)底設(shè)計(jì)標(biāo)高383.426m。

    2)雨水管搭設(shè)在冠梁頂,兩側(cè)冠梁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高均為382.088m,雨水管與冠梁接觸部位由管道改遷單位明確填料要求進(jìn)行填充。
    3)由于跨度較大為了保證基坑開挖和主體結(jié)構(gòu)施工,計(jì)劃采用型鋼梁加吊環(huán)懸吊保證雨水管的穩(wěn)定。
 
    3.2設(shè)計(jì)計(jì)算
    穿越基坑雨水管為鋼管,直徑φ1200mm,壁厚14mm,橫穿基坑,跨度18.5m,走向由東到西縱坡2‰。雨水管(含雨水)荷載Q=20.01kN/m,中間按四點(diǎn)支撐設(shè)計(jì), 致使雨水管成為五跨結(jié)構(gòu)如圖3所示,進(jìn)行受力分析如圖4、圖5所示。
    下面將用此支反力對(duì)支護(hù)梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。
 
    3.2.1支護(hù)梁計(jì)算
    1)支護(hù)梁結(jié)構(gòu)
    支護(hù)梁由兩根焊接H1000×300×12×12組成,材料為Q235,跨度19.6m,其間采用型鋼和鋼板連接。總量約為9000kg,折合每根總量4500kg,折合成梁上均布荷載為2.25kN/m。支護(hù)吊帶采用下翼緣懸掛式。
 
    2)支護(hù)梁受力圖
    按單根梁計(jì)算,均布荷載為單根鏈自重,B、C、D、E點(diǎn)集中荷載為單根梁受力。簡(jiǎn)化模型如圖6所示:
 
    3)剛度計(jì)算
    根據(jù)受彎構(gòu)件的容許撓度值,此梁按主梁和桁架梁考慮,容許撓度值為l/400 。
    自重荷載產(chǎn)生的跨中最大撓度f1:集中荷載P2=P3=P4=P5=37.02KN產(chǎn)生的撓度(根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)圖乘法求得)f2=30.94mm
    跨中最大撓度:所以設(shè)計(jì)滿足剛度要求。
 
    4)強(qiáng)度計(jì)算
    3.2.2吊環(huán)計(jì)算
   
    3.2.3其他構(gòu)件計(jì)算
    1)絲繩
    T=148080N,按n=4選擇鋼絲繩SP≥Smax×n=37020×4=148080N,選用鋼絲繩6W(19)-20-1700-Ⅱ-光(P=278000N)
    2)鋼絲繩卡
    選用繩卡20-KTH。
    3)船用鎖具開式螺旋扣
    選用螺旋扣D14,其起重量140000N。故在跨中加一道豎向支撐即可滿足穩(wěn)定性要求。
 
4.懸吊施工方案
    主要工作流程:雨水管底部一根及兩側(cè)各一根圍護(hù)樁施工、土方開挖挖至樁頂、樁頂鑿除、冠梁施工、挖雨水管溝、雨水管安裝、型鋼梁施工、與改排設(shè)計(jì)起終點(diǎn)接通。
    4.1圍護(hù)樁施工
    雨水管穿越基坑兩端頭兩側(cè)圍護(hù)樁嚴(yán)格按圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工方案中圍護(hù)樁施工工藝進(jìn)行施工,樁頂標(biāo)高為管底下冠梁底標(biāo)高。
 
    4.2管溝土方開挖
    按設(shè)計(jì)雨水管穿越位置,進(jìn)行溝槽土方開挖,同時(shí)將圍護(hù)樁樁頂部位覆土一并開挖,由于深度大,在開挖時(shí),考慮兩邊進(jìn)行放坡(放坡系數(shù)1:0.33)。溝底寬度為雨水管直徑(1.2m)加兩邊作業(yè)面(0.8m),對(duì)于樁部位要將所施工的三根樁全部開挖,開挖深度至冠梁底,并在四周留出作業(yè)面。
 
    機(jī)械開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,人工對(duì)溝底進(jìn)行平整,按管道放坡要求,修整出從東向西放2‰坡,不得出現(xiàn)大面凹凸不平。
 
    4.3管底冠梁施工
    嚴(yán)格按圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工方案中冠梁施工工藝進(jìn)行施工,兩側(cè)樁頂冠梁在澆注混凝土之前調(diào)整好原鋼筋籠位置,保證準(zhǔn)確無誤。
 
    4.4吊裝雨水管
    由產(chǎn)權(quán)單位負(fù)責(zé)安裝、接通雨水管,并負(fù)責(zé)具體的施工工藝。保證雨水管質(zhì)量,同時(shí)保證雨水管施工時(shí),不影響正常使用。
 
    4.5兩側(cè)圍護(hù)樁施工
    采用框架柱施工工藝進(jìn)行施工。①冠梁上部樁鋼筋調(diào)直、調(diào)正,清理干凈灰渣。②裝保護(hù)層塊(70mm),支設(shè)模板,校正垂直度和幾何尺寸,并進(jìn)行加固。③注混凝土至上部冠梁底。④充上部冠梁與下部冠梁之間填料。
 
    4.6上部冠梁施工及安裝H型鋼
    采用和底部冠梁同樣的施工工藝。①裝H型鋼(1000mm高),并與樁頂鋼筋焊接牢固,H型鋼長度方向要伸出冠梁外0.8m,并在安裝H型鋼之前,將安裝吊環(huán)位置確定,安裝好吊環(huán)筋。②設(shè)冠梁底模板,調(diào)正位置、尺寸、標(biāo)高等。③作綁扎冠梁鋼筋,并同時(shí)在兩頭預(yù)留出鋼筋,主筋數(shù)量在雨水管兩側(cè)各3根鉆孔樁冠梁上下各增加3Φ20,沿H型鋼縱向各向冠梁外側(cè)綁扎伸出1m鋼筋,鋼筋類型、規(guī)格同冠梁。④設(shè)冠梁兩側(cè)模板,并調(diào)直,冠梁縱向端頭用鋼絲網(wǎng)封堵。⑤注混凝土,用振搗器嚴(yán)格按冠梁施工方案振搗密實(shí)。⑥時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行覆蓋和澆水養(yǎng)護(hù)。
 
    4.7安裝吊環(huán)
    將基坑段H型鋼平分為五段,即安裝吊環(huán)4根。①吊環(huán)部位,雨水管外側(cè)襯一圈10mm橡膠板。②橡膠板外側(cè)安裝支護(hù)鋼圈,并與雨水管固定牢固。③H型鋼處吊環(huán)筋與支護(hù)鋼圈用鋼絲繩加船用鎖具開式螺旋扣連接,做到垂直,位置準(zhǔn)確,牢固。④正各鎖具位置、尺寸等,檢查各構(gòu)配件是否在安裝過程中有損壞等,然后對(duì)各吊環(huán)進(jìn)行加力,同時(shí)考慮雨水管中部起拱,起拱高度為3/1000。⑤意雨水管、鎖具、H型鋼的變形情況。
 
    為保證雨水管在基坑開挖和主體結(jié)構(gòu)施工過程中穩(wěn)定和安全,根據(jù)具體情況在懸吊雨水管部位增加管線變形、圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、周邊地表沉降變形等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。
 
    測(cè)點(diǎn)布設(shè):在雨水管和懸吊型鋼梁中部各布設(shè)1個(gè)位移、沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn);在懸吊型鋼支撐點(diǎn)兩側(cè)冠梁處各布設(shè)1個(gè)位移、沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn);在支撐點(diǎn)冠梁兩側(cè)離冠梁外邊1m處布設(shè)1個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
 
    監(jiān)測(cè):在基坑開挖和主體結(jié)構(gòu)施工過程中每天觀測(cè)1次,如數(shù)據(jù)發(fā)生突變時(shí),每天觀測(cè)2~3次;發(fā)生較大變形時(shí)停止施工,立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案,保證施工安全和雨水管正常使用。
 
    根據(jù)基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果,懸吊處理后經(jīng)3個(gè)多月的檢驗(yàn),基坑開挖至16.06m后,該管線的最大沉降量僅為17mm,完全滿足安全要求,管線得到了良好的保護(hù),達(dá)到了預(yù)期的目的。
 
6.結(jié) 語
    由于在本工程中采用了科學(xué)的保護(hù)管線方案,以及正確合理的施工措施,使得橫穿基坑的雨水管線得到了保護(hù),達(dá)到了保護(hù)管線的目的,解決了困擾工程的這一難題。此工程實(shí)例希望能為類似工程提供借鑒。
 
參考文獻(xiàn)
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(本文來源:陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò):文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)
 
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