第10章管线改移及悬吊保护方案.docx

1、第10章管线改移及悬吊保护方案第10章 管线改移及悬吊保护方案10.1 地下管线概况根据管线资料和现场调查，车站施工范围内管线众多。由于车站主体结构的两端设有盖挖竖井，因此，在盖挖竖井和风道、出入口明挖段位置有多条管线需要处理。10.1.1 十号线车站范围内的管线在十号线方向海淀南路和知春路下需要改移或悬吊保护的管线：D1400自来水管，管外顶高程49.22m；78cm74cm电信管，管外顶高程50.37m；60cm15cm宽带网线管，管外顶高程50.08m；DN800自来水管，管外顶高程49.0m；2根DN300天然气管，管外顶高程50.09m；DN300自来水管，管外顶高程49.34m；D

2、1000雨水管，管内底高程48.24m；2.0m2.3m电力隧道，管内底高程42.53m。10.1.2 四号线车站范围内的管线四号线方向中关村大街路面下的管线较少，盖挖和明挖施工涉及到七根雨污水管线，1根上水管，分别为：D500污水管，管内底高程47.82m；D1000雨水管，管内底高程48.80m；D800污水管，管内底高程48.87m；DN800自来水管，管外顶高程50.13m；DN400污水管，管内底高程47.49m；DN1000雨水管，管内底高程48.42m；DN800雨水管，管内底高程48.72m；污水管DN400，管内底高程48.25m；三号出入口处52cm36cm电信管线，管外顶

3、高程50.3m；及五号出入口处的一条直埋电缆和一根DN600的上水管。上述站址地下管线现状如图10-1。10.2 管线核实调查 在施工准备期间，在现有设计提供管线资料及保护方案基础上，会同行业、监理工程师和相关单位一起对施工影响范围内的各种管线进行调查和复核，核实地下管线的类型、规格、埋深，并经有关部门或单位确认，然后按设计要求进行拆迁、改移或采取措施进行悬吊或支托保护，当发现与设计所提供地下管线现状图不符的管线，及时报告有关单位，并请其进行复核。核对后，确定处理方案并进行处理。地下市政管线核查的主要工作内容包括：制定详尽细致的核查计划和核查方案：施工前组织专门的管线调查小组，配备探地雷达进行

4、地下管线探测调查工作。对设计单位及业主提供的管线资料进行认真整理和确认：对照业主提供的管线资料，进一步确定在工程影响范围内有无未显示管线情况。走访施工辖区影响范围内所有管线的业主及产权或主管单位，搜集施工影响范围内的全部的管线资料，对地下所有管线进行探察和确认。准确探察和测定施工区域内所有管线的种类，位置、埋深、形状、尺寸等，并将核查结果报相应部门确认。必要时，到现场进行人工挖槽探测。向有关部门确认各类管线的容许变形量。在管线调查的基础上，根据以下方法确定各类管线的允许变形，并与有关单位协商确定后报监理工程师备案。对管线适应变形的能力重点分析长管(如采用焊接接头的煤气、上水管等)的适应性与接头

5、管(即管线采用管节构造接头)的适应性，对管线的适应变形后能力主要采用“允许曲率半径”来进行判断，两种管线的允许曲率半径可分别采用以下两式进行计算：长管：接头管：其中：管道允许曲率半径；：管道的弹性模量；：管道的直径；：管道的允许应力；：管节长度；：管道外径；：管节接缝允许张开值；上述两式较为关键的两个值分别为管道的允许应力和管节接缝允许张开值，可依据管线类别、材质和相关的规范确定。将经过确认的所有地下管线的资料标注到车站平面及剖面图上。向监理工程师及有关部门提交一份完整准确的地下管线核查报告。在调查清楚后，编写详细的地下管线保护方案报监理工程师批准，批准后，严格按照设计图纸和方案进行施工。10

6、.3 地下管线保护原则(1)施工前，调查所有与施工有关及基坑开挖影响范围内的各种管线，查明管线的类型、规格、材质、位置及走向等基础资料；(2)根据查明的管线资料，针对各种管线的不同控制要求，对基坑开挖中不需拆迁和改移的管线，做出具体的设计方案和保护措施；(3)管线保护的设计方案及其技术措施在得到业主和监理工程师的认可，同时要和管线主管部门共同商讨，并达成一致意见；(4)悬吊或支托结构必须坐落在坚实稳定可靠的基础上；(5)管线在其下原状土开挖前悬吊牢固，并经检查合格后再采用人工方法开挖下部土方；(6)管线漏水(气)时，必须修理好后方可进行悬吊或支托，对跨越基坑较长或接口有断裂危险的管线，应先采取

7、加固措施，再进行悬吊或直接架设在钢梁上；(7)在施工过程中，必须对悬吊或支托的刚性管道进行监测。10.4 管线保护设计方案10.4.1地下电力隧道悬吊保护处理方案10.4.1.1工程概况及地下电力电缆情况地铁四号线黄庄车站南北向布置，横跨中关村大街和知春路相交的十字路口。本车站为换乘站，地铁十号线的黄庄站与本站在平面上斜交，与本站同步设计施工，这两座车站均为暗挖车站。四号线车站纵向由五部分组成：车站两端为盖挖竖井（23.215.3m），两层多跨矩形框架结构，长15.75m，净宽46.0m，覆土厚度4.5m左右；车站两端厅是顶部为三连拱的两层三跨框架结构，暗挖施工，长分别为63.7m，净宽21.

8、5m，拱顶覆土6.85m；中间为单层三跨三连拱结构，暗挖施工，长约33.80，净宽22.1m，拱顶覆土11.95m。十号线车站纵向由三部分组成：车站两端为盖挖竖井（23.215.3m），两层三跨矩形框架结构，长13.5m，净宽21.6m，覆土厚度3.9m左右；中间是顶部为三连拱的两层三跨框架结构，暗挖法施工，中间暗挖结构长分别为126.3m，净宽21.6m，拱顶覆土5.33m。竖井采用盖挖顺做的施工方法，部分出入口浅埋部分及风道浅埋部分采用明挖施工。盖挖及出入口明挖范围内地下管线众多，其中施工中有一处电力隧道处于明挖范围内，需要悬吊保护。具体位置见北京地铁四号线黄庄站电力隧道处理位置图。 电力

9、隧道影响长度为13m，隧道断面为一般断面，断面尺寸选择为2.54m2.9m，具体形式见左图。电力隧道与地铁站机构的位置关系见图1所示。悬吊方案设计及相关计算如下。10.4.1.2悬吊管线处理方案1、电缆隧道悬吊方案(1) 采用六四式军用梁作为路面盖板和电缆隧道悬吊的承重构件，以电缆隧道为中心。(2)电缆隧道底和顶部分别放置I16型钢梁，间距50cm，上、下梁两端通过2根28螺杆栓接成整体；上梁上设5个悬吊点，通过22调节丝杠吊于军用梁上弦杆上。(3)电力隧道悬吊大样见图北京地铁四号线黄庄站电力隧道悬吊保护方案。2、电力隧道悬吊保护的设计检算计算把电力隧道作为研究对象，电力隧道悬吊长度为12.7

10、m。悬吊承重结构选用六四式军用梁体系，军用梁的跨度采用14m。(1)荷载组合为了避免车辆的活载，在设计悬吊方案时，我们考虑让承担电力隧道的军用梁低于路面系的军用梁，从而避开车辆活载和桥面系自重。作用于军用梁上的荷载主要有悬吊用构件自重、军用梁自重、悬吊的电力隧道结构重量、隧道内的电力线及其支托构件重量。悬吊构件主要为16号工字钢的自重；在分析管道对军用梁的悬吊荷载时，为安全起见，忽略两端土体对管道的约束作用，悬吊荷载按管道的完全自重考虑。具体荷载计算结果见下表。表10-1 军用梁计算外荷载组合荷载类型荷载值备注悬吊构件自重2.05 kN/m2主要考虑工字钢和丝杠的荷载。军用梁自重1.87kN/

11、m单片梁自重电力隧道悬吊荷载60.54kN/m300mm厚C20混凝土结构。隧道内附属物重20KN/m电缆、电缆支架等(2)计算模型军用梁选取标准构件组装，计算中按简支桁架结构考虑，被悬吊上方军用梁5片密排(无悬吊管线部位军用梁间距为1.0m)。悬吊间距0.5m。具体计算模型见图3。军用梁构件均采用16锰钢材料，弹性模量为210GPa，材料密度为78.5 kN/m3。（3）计算结果军用梁杆系概况及承载力见表10-2。表10-2 军用梁杆系概况及承载力构件和杆件名称钢材材质截面性质杆件允许承载力t/片截面截面面积/cm2标准三角弦杆16锰钢216b50.3100斜腹杆2820.4842中竖杆25

12、05059.6-10端构架端压杆16锰钢21025.48-54斜拉杆21025.48+55斜压杆2820.48-41标准弦杆16锰钢216b50.3100端弦杆16锰钢216a43.9+100斜弦杆16锰钢216a43.9+100撑杆16锰钢216a43.9-45军用梁杆件内力计算结果见图4。从计算结果来看，军用梁各杆件内力均远小于允许承载力，安全系数为3.8，因此，结构强度满足设计要求。军用梁挠度计算结果见图5。根据图5的计算结果，对2.53m2.90m电力隧道进行悬吊时，军用梁的最大竖向变形为0.0153m，根据电力隧道悬吊的受力特点，隧道底部受拉应小于其结构允许拉应力，按此要求，隧道底部

13、平均拉应力控制的隧道竖向变形条件为：式中，隧道混凝土结构的允许拉应力，计算中取1.2MPa； E混凝土弹性模量，计算中取21GPa； L隧道悬吊长度的一半，为6.3m。3、结论根据上式计算结果，隧道悬吊允许产生的最大竖向变形为0.06 m 大于0.0153m的变形。因此，在对电力隧道进行悬吊处理时，军用梁的刚度也满足工程要求，方案可行。10.4.1.3施工期间电力隧道保护措施1、施工前电力隧道的保护准备施工准备期间要对主体盖挖部分的地下管线进行认真详细的调查，确切掌握各管线的准确要素（埋深、走向、管径、管材等）。在电缆产权单位的监督下做好保护措施，同时做好标识和警示。2、施工过程中电力隧道的保

14、护（1）在悬吊过程中，开槽穿插下底梁，使悬吊点施加少量预紧力。分段跳槽开挖管线下部的土体，逐渐把管线的重量转移到军用梁上，避免承重结构的突然加载。（2）对有损坏的电力隧道部分，首先按照要求进行加强或修理，处理完成并经产权单位检查合格后再进行悬吊保护处理。（3）在基坑的钻孔灌注桩施工时，要避开管线，先挖槽暴露出管线的准确位置，下钢管护桶伸到管线下，再开始钻孔作业。（4）管线悬吊完成后，加强保护，避免机具对管线的碰撞。加强施工监测，管线和基坑的变形状况，根据反馈的信息，及时采取有效的措施，防止隧道开裂损坏。3、结构完成后，电力隧道底部及周围回填保护在地铁结构完成后，对于电力隧道底部的回填我们将采用

15、，先填充级配砂石到管道底部下30cm，然后支模浇注充填C15混凝土，保证电力隧道底部的密实。拆除悬吊后，把管线两侧胸腔土按照回填土的要求夯实。10.4.1.4安全保证1、我们承诺：在我单位进行地铁车站的施工期间，全力保证施工范围内的电力隧道及电力电缆的安全，保证不会因为施工而对电力隧道及电力电缆造成任何运营影响。2、我们在施工期间将制定良好的安全管理制度、安全措施和施工方案，以施工安全为中心开展工作，保证不会因为地铁的施工而发生任何安全事故。3、在电力隧道周围土体回填完成，恢复电力隧道原有状态后的三年内，如有发现因地铁的施工而造成电力隧道结构的后期沉降开裂破坏，我公司将承诺负责修复。 10.4

16、.2地下电信管线保护处理方案10.4.2.1 电信线悬吊保护技术措施（1）本车站影响的电信线主要在十号线东、西两端盖挖段，另外一处在西南三号出入口处，具体位置见附图北京地铁四号线黄庄站地下电信管线处理图。最大悬吊距离16m，主要在车站两端盖挖部分，根据我们施工方案和盖挖恢复路面体系的需要，电信线选择悬吊在工字钢梁上。（2）电信线缆的承托构件，采用长20cm，断面尺寸根据管线的断面而定的方形木盒。木盒外加木肋后用可调螺杆连接，悬吊于工字钢梁上。（3）在电线的悬吊保护过程中，首先进行分段跳槽人工开挖管线附近的土方，确定电信线缆的准确位置。然后分节悬吊，每1m设一个悬吊木盒，使悬吊点充分承受管线的重

17、量。10.4.2.2施工期间保护措施（1）施工准备期间要对主体盖挖部分的地下管线进行认真详细的调查，确切掌握各管线的准确要素（埋深、走向、管径、管材等）。在电缆产权单位的监督下做好保护措施，同时做好标识和警示。（2）在基坑的钻孔灌注桩施工时，要避开管线，先挖槽暴露出管线的准确位置，下钢管护桶伸到管线下，再开始钻孔作业。（3）管线悬吊完成后，加强保护，避免机具对管线的碰撞。经常检查电线的情况并根据检查的信息，及时采取有效的措施，防止管线的损坏。（4）结构完成后，根据产权单位的要求及时恢复电信线路的位置。10.4.3地下给水管线处理方案10.4.3.1 悬吊管线技术措施（1）由于1400、800的

18、上水管的自重较大，埋深较深，普通的工字钢等构件悬吊产生的挠度较大无法满足要求，且盖挖恢复路面体系的需要，悬吊选用六四式军用梁体系作为承重构件，以管线为中心密排4片军用梁。（2）线下的承托构件，采用宽10cm厚20mm的钢带做成U字形状，每米一道；U型钢带上焊2根20可调丝杠，丝杠直接与军用梁上的16工字钢管栓接。如北京地铁四号线黄庄站给水管悬吊保护方案（一）所示。（3）对于600、300的给水管埋深小于军用梁的高度且重量较小。我们采用在水管下横向支一16工字钢，1根/m，工字钢支于两边两片军用梁上。如北京地铁四号线黄庄站给水管悬吊保护方案（二）所示。（4）在管线的悬吊保护过程中，开槽穿插下底梁

19、，使悬吊点施加少量预紧力。分段跳槽开挖管线下部的土方，分节悬吊，使悬吊点充分承受管线的重量。逐渐把管线的重量转移到军用梁上，避免承重结构的突然加载。（5）先人工沿管道纵向开挖管线上的覆土，管线暴露后，对位于桩顶冠梁以上的管线，先将支墩和吊点位置的土方开挖至管底下，浇注支墩砼结构及安装承托构件；对位于桩顶冠梁下的管线，则以冠梁作为军用梁的基础。当支墩砼强度达到70以上及调整好吊杆后，使管线各部分均匀受力，才能开挖管线下其余部分的土方。（6）对漏水或有损坏的管线，首先按照要求进行加强或修理，处理完成并经产权单位检查合格后再进行悬吊保护处理。10.4.3.2 1400mm自来水管悬吊方案的设计检算1

20、400mm自来水管道悬吊长度为15.5m，悬吊承重结构选用六四式军用梁体系，军用梁的跨度采用17m。（1）荷载组合在方案设计时，为了避开路面上的车辆活载，我们采用支撑给水管重量的军用梁低于承受路面荷载的军用梁。所以计算时荷载主要有支撑或悬吊构件自重、军用梁自重、悬吊管道及其管内水的重量。计算中支撑或悬吊构件自重荷载主要考虑军用梁上16工字钢和丝杠的重量；在分析管道对军用梁的悬吊荷载时，为安全起见，忽略两端土体对管道的约束作用，悬吊荷载按管道的完全自重考虑。具体荷载计算结果见下表。军用梁计算外荷载组合表荷载类型荷载值备注军用梁自重1.87 kN/m单片梁自重支撑和悬吊构件自重2.05 kN/m2

21、主要考虑工字钢和丝杠的均布荷载。自来水管道悬吊荷载19.02 kN/m壁厚为12mm的钢管，空管自重4.16 kN/m，水重14.86 kN/m。（2）计算模型军用梁选取标准构件组装，计算中按简支桁架结构考虑，被悬吊上方军用梁4片密排。悬吊间距1m。具体计算模型见图2。军用梁构件均采用16锰钢材料，弹性模量为210GPa，材料密度为78.5 kN/m3。（3）计算结果军用梁杆系概况及承载力见下表。军用梁杆系概况及承载力表构件和杆件名称钢材材质截面性质杆件允许承载力 t/片截面截面面积/cm2标准三角弦杆16锰钢216b50.3100斜腹杆2820.4842中竖杆2505059.6-10端构架端

22、压杆16锰钢21025.48-54斜拉杆21025.48+55斜压杆2820.48-41标准弦杆16锰钢216b50.3100端弦杆16锰钢216a43.9+100斜弦杆16锰钢216a43.9+100撑杆16锰钢216a43.9-45军用梁杆件内力计算结果见图3。从计算结果来看，两种情况军用梁各杆件内力均远小于允许承载力，安全系数为3，因此，结构强度满足设计要求。军用梁挠度计算结果见图4。根据图4的计算结果，在对1400mm自来水管道进行悬吊处理时，军用梁的最大竖向变形为0.033m，挠度为0.97/500，小于1/500，满足工程要求。（4）其他管线的悬吊保护对于其他的自来水管线，直径为8

23、00mm的管的悬吊保护和1400mm的管相同，对于600mm 和300mm 的自来水管悬吊保护经验算参考图北京地铁四号线黄庄站给水管悬吊保护方案（二）10.4.3.3施工期间保护措施（1）施工准备期间要对主体盖挖部分的地下管线进行认真详细的调查，确切掌握各管线的准确要素（埋深、走向、管径、管材等）。（2）在基坑的钻孔灌注桩施工时，要避开管线，先挖槽暴露出管线的准确位置，下钢管护桶伸到管线下，再开始钻孔作业。（3）管线悬吊完成后，加强保护，避免机具对管线的碰撞。加强施工监测，管线和基坑的变形状况，根据反馈的信息，及时采取有效的措施，防止管线的损坏。特别是对大直径的上水管。（4）结构完成后，在回填

24、覆土过程中，在管线底部无法夯实的部位先填充级配砂石到管道底部下30cm，然后支模浇注C15混凝土保护。拆除悬吊后，把管线两侧胸腔土按照回填土的要求夯实。10.4.4燃气管线悬吊保护处理方案10.4.4.1管线悬吊的技术措施（4）本工程影响到的燃气管线有500、400、300的燃气管，材质为钢管，埋深均为1.5m左右。军用梁高度为1.66米，实施悬吊时需采用在两片军用梁间进行选调，悬吊长度近15m。为了避免路面车辆的活荷载，在铺架军用梁时采取低于承托路面系统的军用梁的方式，避免了路面荷载也作用在悬吊燃气管线的军用梁上的情况。军用梁只承受燃气管自重荷载。盖挖恢复路面体系时也以六四式军用梁体系作为承

25、重构件，见北京地铁黄庄站燃气管线悬吊保护方案。（5）管线下的悬吊构件，采用宽10cm厚10mm的钢带做成U字形状。U形卡与可调螺杆连接，悬吊于横担在军用梁上的工槽钢上。（6）在管线的悬吊施工中，首先按照要求对管线进行保护处理，处理完成并经产权单位检查合格后再进行悬吊保护处理。（7）具体悬吊保护方案见图北京地铁十号线黄庄站燃气管悬吊保护方案，北京地铁黄庄站燃气管线悬吊保护方案。10.4.4.2施工期间保护措施（1） 在基坑的钻孔灌注桩施工时，首先对盖挖段内管线挖探坑，探明管线位置、埋深、直径、管的材质等情况，并设置“燃气管线”、“施工注意”“危险”等警告牌及围栏，夜间设警示灯光，以警示施工人员。

26、（2） 根据管线的埋设情况，调整钻孔桩的位置到管线两侧不受影响的位置上。钻孔桩施工时，先进行人工挖钻孔23m并埋设钢护筒到管线埋深以下，围护桩钻孔采用旋挖钻机减小钻孔时的震动和沉降。钻孔桩施工完成后，做桩顶冠梁，在冠梁砼强度达到设计要求后，架设军用梁对管线进行悬吊。（3） 在管线的悬吊时，分段跳槽开挖管线下部的土体，分节悬吊，使悬吊点充分承受管线的重量。逐渐把管线的重量转移到军用梁上，避免承重结构的突然加载。（4） 管线悬吊完成后加强保护，避免机具对管线的碰撞。加强施工监测，管线和基坑的变形状况，及时反馈信息给燃气输配公司。如有出现问题，及时采取有效的措施，并积极配合燃气输配公司进行事故处理。

27、（5） 结构完成后，在回填覆土过程中，在管线底部回填过筛细土并夯实达到密实度的95%，无法夯实的部位进行填砂。拆除悬吊后，把管线两侧胸腔土按照回填土的要求夯实。（6） 施工完成后，拆除燃气管线底部的冠梁和部分围护桩，拆除范围根据燃气公司的要求，满足燃气管线今后的维护作业空间和能够避免燃气管周围土体不均匀沉降造成燃气管的开裂。10.4.4.3燃气管线的监控量测及数据的处理（1） 燃气管线上部土体开挖至燃气管顶时，测量管线顶部的高程作为今后监控管线衬降的量测初始依据。（2） 燃气管线完全暴露后，对燃气管线的防腐性能进行检测；等施工完成后再对燃气管的防腐性能进行第二次检测，并对以上两组检测数据进行对

28、比，经比较如防腐性能变化不大时可以对燃气管回埋。如果在施工过程中，燃气管的防腐性能降低较大，需要做防腐处理时，经处理后方可回埋燃气管。（3） 施工过程中，我们将3次/周对燃气管线的高程进行测量，燃气管的管体进行观测，以便及时查找发现问题。在燃气管线刚暴露悬吊时，对燃气管线的测量适当增加频率。（4） 对燃气管线的所有量测数据，我们将及时通报给燃气输配公司。10.4.4.4燃气管线保护范围内施工保护措施我公司在燃气管线保护区内进行土方作业时，将采用人工来代替施工机械进行土方施工。对于大范围的土方作业，我们将先挖探坑，在确保没有管线或确定管线准确位置的情况后再进行大范围作业。人工作业时，在管线预计位

29、置上方0.5m以内将不会使用镐或钢钎，防止戳穿燃气管线。我公司在燃气管线保护区内不兴建建筑物，不堆放垃圾、易燃物、易爆物、对管线有害的化学物品。10.5管线施工保护措施10.5.1 施工程序及方法(1)钢桁梁支墩施工在跨越基坑两侧，支撑在基坑护壁桩帽梁上。(2)架立桁架并与两端的连接件焊接。为确保地下管线的变形不超过要求，支托桁架梁采用不同桁架构件拼装。(3)架立临时替换的管线管道。(4)切换原管线管道。10.5.2 施工技术措施(1)管线揭露后，检查管线，按既定方案进行处理。(2)管线支托结构及替换管道经管线主管部门检验合格后，方可进行切换管道施工。(3)原管揭露采用人工开挖土方，防止破坏管

30、道。(4)对漏水或破坏的地下管线，按管线主管部门要求进行修复后，方可施工。10.5.3 施工期间及土方回填时管线的保护(1)施工准备期间要对所有地下管线进行认真的调查和确认，确切地掌握各管线的走向和埋深。(2)开槽时施工技术人员要在技术交底中强调所遇管线的基本情况，并指派专人跟槽指挥挖土机，管线附近的土方用人工开挖。(3)钻机开挖前，要避开管线，如果在钻孔的过程中遇见不明管线结构，必须停止继续钻进，查明后确定另开孔或人工处理。(4)加强施工监测，随时掌握基坑壁的变形状况，根据反馈的信息，及时采取有效措施，防止管线损坏。(5)临时交通疏解道路及场内便道施工前，应根据管线的位置、埋深及走向，对埋深较浅，受到挖槽影响的管线采用人工挖槽。当管线暴露后，对于管径较大的管线在两侧及顶部浇注混凝土保护，对管径较小的管道用混凝土槽型盖板掩护。(6)地下结构工程全部完成后，在回填土工序中，对没有改移的地下管线其底部和两侧无法夯实的部位先充填级配砂石到管底下30cm，然后支模板浇注C15混凝土管座，撤掉悬吊后，把管线两侧胸腔土按回填土要求夯实。10.5.4受地层变形影响的管线保护横穿车站上方的管线保护关键是控制施工引起上覆地层的变形。把