贝雷梁在地铁工程施工中的应用分析_李翠雅.pdf

运输经理世界城市轨道交通0引言随着国家推进城镇化进程，城市人口不断膨胀，给城市交通带来巨大压力。由于城市轨道具有对地面交通干扰小、运量大、便捷高效等诸多优点，因此许多城市大力推进城市轨道交通建设，在近年来得到了快速发展。城市轨道交通，施工场地周边管线众多复杂，往往需要对既有的管线进行迁改，有些尚需在地铁完成之后再进行回迁，反复的迁改不仅造成较长工期和经济的浪费，而且对本来就很紧张的城市用地和城市通行产生更大的影响。在这种情况下，结合实际，对于一些管线采用原位悬吊的方式解决问题，效果会更好。管线悬吊可以采用型钢、钢梁、钢筋混凝土梁等多种形式，由于贝雷梁拼装快捷、通用性强、安全系数高、承载力高、施工方便、成本低等优点而被广泛采用。本文以成都地铁 5 号线骑龙站管线悬吊工程为背景，以贝雷梁作为荷载承受主体进行管线保护，对采用贝雷梁管线悬吊方案的主要内容进行论述，为类似工程提供借鉴。1工程概况成都地铁 5 号线工程线路北起成都市新都区香城大道南侧的商贸城北站，终于正公路南侧回龙路站，线路全长 49km，全线共设车站 41 座。12 标段骑龙站位于剑南大道和华府大道十字路口，设计为岛式车站，采用单柱双跨地下二层现浇框架结构，结构标准段宽度 21.1m，车站总长 389m，设 4 个出入口和两组风亭（见图 1）。骑龙站基坑标准段深度 16.4m，围护结构为围护桩+喷锚+钢支撑支护方式。在剑南大道和华府大道交叉位置采用盖挖法施工，其余采用明挖法施工（盖挖区域横断面详见图 2）。图 1 骑龙站总平面图图 2 骑龙站盖挖区域横断面图（单位：mm）根据成都市政设计院提供的骑龙站管线综合设计图，盖挖区两侧管线众多横跨主体基坑，DN800 自来水管线位于盖挖区南侧，材质为钢管，东西方向横跨基坑，跨度为 25m，埋深 2.2m。管线如采用迁改的方式，则需要绕基坑至对面既有位置碰口，绕行路径远、施工周期长，需要占道施工作业，而且在车站施工完毕后仍需回迁至原位，经综合分析论证并报相关部门审批，决定采用原位悬吊进行保护。2悬吊方式选择DN800 自来水管线跨越基坑位置跨度为 25m，跨度较大，中间不具备临时支撑条件，工字钢悬吊无法贝雷梁在地铁工程施工中的应用分析李翠雅（中铁二十二局集团轨道工程有限公司，北京 100040）摘要：成都地铁5号线骑龙站采用贝雷梁悬吊的方式对管线进行保护，结合现场实际，根据工期、造价、受力、荷载等因素综合分析论证，提出贝雷梁悬吊的方案，在实际施工中避免了大范围管线迁改和回迁造成的工期浪费，解决了管线变形过大可能造成的管线隐患，完成了管线改迁工作，保证了地铁车站的顺利施工，为类似工程施工积累了经验。关键词：贝雷梁；钢丝绳；地铁施工；管线悬吊中图分类号：U215文献标识码：A4运输经理世界城市轨道交通实现大跨度的悬吊；选用混凝土梁可以满足跨度要求，但工期较长且管线恢复后还需破除，造价过高；采用贝雷梁方式悬吊不仅跨度上能满足要求，而且拼装拆除简捷、造价较低、经济实用，综合分析论证，决定选用贝雷梁悬吊方式。贝雷梁采用国产的“321”贝雷片拼装而成，具有结构简单、运输方便、架设快捷、载重量大、互换性好、适应性强的特点。贝雷片由上、下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成，上下弦杆的端部有阴阳接 头，接 头 上 有 杵 架 连 接 销 孔，标 准 节 长 为 3m，高1.5m，宽 0.45m，根据跨度选择相应的调整节能够满足现场要求1-2。3方案设计3.1 布置形式DN800 自来水管线采用贝雷梁进行悬吊，贝雷梁直接两端坐落在车站围护结构冠梁上，并用 U 型卡将贝雷梁固定在冠梁上；在自来水管线外侧包裹一层麻袋，用钢丝绳将自来水管线悬挂于贝雷梁下方，钢丝绳间距为 2000mm。贝雷架选用单层双排型贝雷梁，钢丝绳选用 67+FC10mm 钢丝绳3。3.2 贝雷梁选型验算3.2.1贝雷片设计参数详见表 1。表 1 贝雷梁物理几何指标（交计发199823 号文）序号12345名称贝雷片450支撑架贝雷销加强弦杆支撑架螺栓规格3m1.5m片个3m个重量270kg/片21kg/片3kg/个80kg/根0.69kg/个（1）每片贝雷梁重量：270kg。（2）DN800 给水管重量：702kg/m。（3）计算跨度：25m。3.2.2荷载计算（1）DN800 给水管自身荷载：q1=4()802-782 7.85 100 1000 10=1948N/m（2）DN800 给水管管中水荷载：q2=4 782 1 100 1000 10=4776N/m（3）两排贝雷梁自重荷载：q3=()270 2+21 2+80 2+3 8+0.69 8 10 3=2572N/m（4）线荷载组合：q=q1+q2+q3=1948+4776+2572=9296N/m（5）贝雷梁安装拆除考虑两个人作业，荷载：q4=100 2 10 1000=2000N3.2.3结构检算（1）抗弯检算单片贝雷片抗弯承载力M=788.2kN m单片贝雷片抗剪承载力V=245.2kN考虑荷载分项系数为 1.35，跨中最大弯矩：Mm=1.35()9296 2528+2000 24 1000=982kN m M=2 788.2=1576.2kN m满足要求。（2）抗剪性能检算最大剪力为：Mm=1.35()9296 252+20002 1000=158.3kN V=2 245.2=490.4kN（3）挠度验算双排单层贝雷片截面抵抗矩I=500994.4cm4跨中最大挠度：ym=5ql4384EI=5 9296 254384 206 109 500994.4 10-81000=46mm 62kN，满足要求。4管线悬吊施工4.1 施工工艺流程人工挖槽确定管线位置包封破除、管线前期防护管线土方开挖贝雷梁安装施工悬吊保护管线管线监测悬吊保护拆除。4.2 自来水管线土体开挖4.2.1土方开挖前，人工探挖出管线位置。4.2.2管线上部土体及两侧土体采用机械开挖，挖至距管线外皮 0.3m 时改用人工开挖，根据管线综合图进行人工挖探孔，开挖时要小心，用铁锨轻轻挖掘，不得用镐。发现土质发生变化时改用木钎将覆盖物清除干净，并确定管线实际埋深及走向，根据实际情况调整管线综合图，以便后期施工不损坏地下管线。4.2.3管道穿过冠梁时，在冠梁绑钢筋的过程中，采用长方体竹胶板对管线进行保护，之后再浇筑冠梁混凝土，长方木盒尺寸为 1000mm1000mm。5运输经理世界城市轨道交通4.3 贝雷梁安装4.3.1冠梁浇筑混凝土前，预埋螺栓，并且要保证其位置的准确。混凝土达到设计强度的 75%后，进行贝雷梁架设施工。4.3.2贝雷梁施工安装时注意对管线的保护，严禁施工机械接触管线。管线悬吊选用 2 排单层不加强型贝雷梁，尺寸为 1.5m0.45m3m。在两端基础上进行测量放样，定位出贝雷梁准确位置。使用吊车对贝雷梁进行架设，贝雷梁两片分为一组，吊车吊运安装贝雷片，准确就位后固定在基础上。4.4 管线悬吊4.4.1挖除自来水管线下土方时，按钢丝绳吊环间距间隔清除管线下方土方，隔一挖一，掏槽开挖采用人工开挖，开挖过程中尽量减少对开挖面两侧土体的扰动，防止管线沉降导致损坏（见图 3）。121212DN800自来水管线图 3 管线下土方挖除示意图4.4.2土体挖至管底后即刻进行管线悬吊，防止因 个 别 钢 丝 绳 未 将 管 线 拉 紧 导 致 管 线 沉 降 而 造 成损伤。4.4.3贝雷梁架设完成后，在管线下侧使用钢丝绳对管线进行悬吊，间距 2000mm，在钢丝绳与管线之间垫麻袋，将管线悬吊在贝雷梁上（见图 4）。图 4 管线悬吊示意图（单位：mm）4.4.4贝雷梁架设完成后，进行钢丝绳的悬挂，采用紧线器将钢丝绳拉紧，用绳卡锁住。根据前述计算的挠度值再次调整钢丝绳长度以消除贝雷梁的挠度对管线的影响。4.5 管线监测4.5.1监测项目监测项目主要有施工期间的管线沉降监测，贝雷梁位移监控。4.5.2监测方法在贝雷架和管线上布设沉降位移观测点。沉降和位移量测主要采用全站仪采取初始值，作为沉降观测的基准值，量测各测点与基准点之间的相对高差。此次所测高差与上次所测高差相比较，差值即此次沉降值；此次所测高差与初始高差相较，差值即累计沉降值。日沉降量2mm，累计沉降量10mm。4.5.3监测点布设（1）地表沉降监测点的埋设地表沉降测点在基坑外两侧 3m 处，燃气管线上方各埋设一个沉降监测点。测点要用140 的钻机或水钻将地面硬化层钻透，随即打入作为监测点的钢筋，使钢筋与土体结为整体，可随土体的变化而变。为了避免车辆对测点的破坏，打入的钢筋要低于路面2cm 深度，且上面设置钢保护盖，保护测点，同时在测点处填上细砂。（2）贝雷梁沉降位移监测点的布设土方开挖前、安装贝雷梁时，在贝雷梁的中顶部安装一个沉降位移观测标，作为贝雷梁及燃气管线的沉降及位移监测点。5结语DN800 自来水管线悬吊保护自 2017 年 3 月开始实施，2018 年 1 月贝雷梁悬吊体系拆除，在此期间自来水管线未发生沉降、变形预警，安全平稳度过，达到了管线悬吊预期目标，确保了施工正常进行。贝雷梁对管线的变形、沉降控制效果非常好，此悬吊方案的成功实施为同类型管线悬吊保护施工积累了经验，同时为类似管线保护施工提供成功案例。参考文献：1刘印，江明明.地下综合管廊原位悬吊保护施工技术J.地下空间与工程学报，2018（S1）：285-290.2李云华.钢管临时支撑和贝雷架在施工实践中的应用J.山西建筑，2011（2）：163-165.3刘学明，刘世忠.钢管柱-贝雷梁支架体系施工工艺及设计检算J.铁道建筑，2016（9）：43-46.作者简介：李翠雅（1988-），女，汉族，河北沧州人，本科，工程师，研究方向：城市地铁工程钢丝绳公称直径D/mm10允许偏差（%）钢丝绳参考重量/（kg/100m）天然纤维芯钢丝绳35.1合成纤维芯钢丝绳34.4铜芯钢丝绳38.7钢丝绳公称抗拉强度/MPa1570钢丝绳最小破断拉力/kN纤维芯钢丝绳52.1铜芯钢丝绳56.41670纤维芯钢丝绳55.4铜芯钢丝绳60.01770纤维芯钢丝绳58.8铜芯钢丝绳63.51870纤维芯钢丝绳62.1铜芯钢丝绳67.11960纤维芯钢丝绳65.1铜芯钢丝绳70.4表 2 钢丝绳选用表(67+FC67+IWS 69W+FC69W+IWR)(力学性能)6