閱讀 10241 次 某地鐵站深基坑開挖過程中的管線懸吊保護技術(shù)
摘要:管線保護與改遷一直是地鐵站施工過程中的重點與難點。本文依據(jù)西安地鐵某車站的工程實例,對其施工中遇到的管線問題進行了總結(jié),主要為施工中絕大部分管線都可以通過永久和臨時遷移解決,而僅有一條雨水管橫穿車站基坑,需對其進行特別保護,經(jīng)分析確立采用懸吊保護管線的方案,對懸吊梁進行了設(shè)計和計算,同時介紹了管線保護過程中的施工工藝和監(jiān)測控制方法,該方案經(jīng)檢驗在實際施工中取得了良好的效果。...
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,車站主體標準寬度18.5m,基坑安全等級一級,頂板覆土厚度約3~3.4m。基坑采用明挖順作法施工,圍護結(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,均需要臨時改移或永久改移。本工程范圍內(nèi)管線種類相對較多,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其進行有效保護,這也是本工程管線保護的重點和難點。
2.管線保護方案
根據(jù)現(xiàn)場中管線與開挖基坑的相對位置,在基坑開挖前對橫穿基坑的雨水管進行懸吊保護,借助雨水管穿越位置圍護結(jié)構(gòu)為支撐點,雨水管搭設(shè)在兩側(cè)設(shè)計樁頂冠梁
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)計計算后,用H型鋼梁對雨水管進行懸吊保護。保證雨水管安全使用和車站正常施工。
3.管線懸吊設(shè)計
3.1設(shè)計說明
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)計標高383.463,西側(cè)管內(nèi)底設(shè)計標高383.426m。
2)雨水管搭設(shè)在冠梁頂,兩側(cè)冠梁頂設(shè)計標高均為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)計計算
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,中間按四點支撐設(shè)計, 致使雨水管成為五跨結(jié)構(gòu)如圖3所示,進行受力分析如圖4、圖5所示。

下面將用此支反力對支護梁進行設(shè)計。
3.2.1支護梁計算
1)支護梁結(jié)構(gòu)
支護梁由兩根焊接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。支護吊帶采用下翼緣懸掛式。
2)支護梁受力圖
按單根梁計算,均布荷載為單根鏈自重,B、C、D、E點集中荷載為單根梁受力。簡化模型如圖6所示:

3)剛度計算
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)力學圖乘法求得)f2=30.94mm
跨中最大撓度:所以設(shè)計滿足剛度要求。
4)強度計算

3.2.2吊環(huán)計算

3.2.3其他構(gòu)件計算
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)計起終點接通。
4.1圍護樁施工
雨水管穿越基坑兩端頭兩側(cè)圍護樁嚴格按圍護結(jié)構(gòu)施工方案中圍護樁施工工藝進行施工,樁頂標高為管底下冠梁底標高。
4.2管溝土方開挖
按設(shè)計雨水管穿越位置,進行溝槽土方開挖,同時將圍護樁樁頂部位覆土一并開挖,由于深度大,在開挖時,考慮兩邊進行放坡(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。
機械開挖到設(shè)計標高后,人工對溝底進行平整,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
嚴格按圍護結(jié)構(gòu)施工方案中冠梁施工工藝進行施工,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,保證準確無誤。
4.4吊裝雨水管
由產(chǎn)權(quán)單位負責安裝、接通雨水管,并負責具體的施工工藝。保證雨水管質(zhì)量,同時保證雨水管施工時,不影響正常使用。
4.5兩側(cè)圍護樁施工
采用框架柱施工工藝進行施工。①冠梁上部樁鋼筋調(diào)直、調(diào)正,清理干凈灰渣。②裝保護層塊(70mm),支設(shè)模板,校正垂直度和幾何尺寸,并進行加固。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、標高等。③作綁扎冠梁鋼筋,并同時在兩頭預留出鋼筋,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,用振搗器嚴格按冠梁施工方案振搗密實。⑥時對混凝土進行覆蓋和澆水養(yǎng)護。
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)安裝支護鋼圈,并與雨水管固定牢固。③H型鋼處吊環(huán)筋與支護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,然后對各吊環(huán)進行加力,同時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、圍護結(jié)構(gòu)變形、周邊地表沉降變形等監(jiān)測項目。
測點布設(shè):在雨水管和懸吊型鋼梁中部各布設(shè)1個位移、沉降監(jiān)測點;在懸吊型鋼支撐點兩側(cè)冠梁處各布設(shè)1個位移、沉降監(jiān)測點;在支撐點冠梁兩側(cè)離冠梁外邊1m處布設(shè)1個沉降監(jiān)測點。
監(jiān)測:在基坑開挖和主體結(jié)構(gòu)施工過程中每天觀測1次,如數(shù)據(jù)發(fā)生突變時,每天觀測2~3次;發(fā)生較大變形時停止施工,立即啟動應(yīng)急預案,保證施工安全和雨水管正常使用。
根據(jù)基坑監(jiān)測結(jié)果,懸吊處理后經(jīng)3個多月的檢驗,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,達到了預期的目的。
6.結(jié) 語
由于在本工程中采用了科學的保護管線方案,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,達到了保護管線的目的,解決了困擾工程的這一難題。此工程實例希望能為類似工程提供借鑒。
參考文獻
[1] 包世華.結(jié)構(gòu)力學(上冊)[M].武漢:武漢理工大學出版社.2003
[2] 陳紹蕃,顧強.鋼結(jié)構(gòu)(上冊)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社.2003
[3] 江正容.建筑施工計算手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社.2001
[4] 中國建筑科學研究院.GB 50009━2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社.2006
(本文來源:陜西省土木建筑學會 文徑網(wǎng)絡(luò):文徑 尹維維 編輯 劉真 審核)
·各地不斷加快改造地下管網(wǎng)帶動地下管網(wǎng)技術(shù)不斷升級
2024-3-20
·江蘇智能建造試點已有223個工程項目采用智能建造技術(shù)
2024-1-29
·探索外墻圍護體系裝配式建筑新型保溫技術(shù)交流會在鄒平召開
2024-1-22
·2023年度行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新暨魯班獎頒獎大會在京召開
2023-12-12