第３６卷第３４期 ・１９６・ ２ ０ １ ０年１ ２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３６ Ｎｏ．３４ Ｄｅｃ． ２０１０ 文章编号：１００９—６８２５（２０１０）３４—０１９６－０２ 地铁施工大直径水管悬吊保护设计 牛 瑞 摘 要：介绍了广州市轨道交通三号线北延段二八延长线永泰站工程Ｉ号出入口 １ ８００水管悬吊保护方案设计，并给 出了相应的安全保护措施，为今后大直径水管及其他类型的管线悬吊保护积累了经验。 关键词：水管，悬吊．保护，设计 中图分类号：Ｕ２３１．３ 文献标识码：Ａ １ 工程概况 广州市轨道交通三号线北延段二八延长线永泰站工程Ｉ号 好吊杆，使管线各部分均匀受力；经检查牢固可靠之后，方可开挖 水管下其余部分的土方。 出入口位于车站的北侧，横穿尖彭路后出地面，标准段宽度 ６．７ ｍ，总长７６．０５ ｍ，基坑深度约９．５ ｍ，集水井处深度约１３ ｍ。 Ｉ号出入口为Ｔ形结构，Ｉ ａ出入口没人行步梯，Ｉ ｂ出人口设一 台自动扶梯。 出入口明挖段有一条６１ ８００ Ｏｌｎｌ自来水管横穿基坑，水管埋 深约３．５ ｍ，水管材质为钢管，水管横跨基坑跨度为６．７ ｍ。出入口 围护结构为４）８Ｏ０ ｕｌｍ钻孔灌注桩＋ Ｏ０ ｍｍ旋喷桩＋ ６０ｏ ｍｍ钢 支撑的联合支护体系，现场已施工水管周边钻孔灌注桩，水管横 跨基坑位置钻孑Ｌ桩采用旋喷桩加密及锚喷方式加固，据现场调查 及与相关单位协调，该水管不迁改，对此做悬吊保护处理。 ２水管保护方案设计 ２．１ 总体思路 ｌ ８００ ｍｍ自来水管埋深约３．５ ｎｌ，出人口顶板埋深约 ５．１５ ｍ，现有自来水管底低于出入口顶板顶０．０７ ｍ，可以采用对 ３）横梁与槽钢、槽钢与下托横梁安装焊缝必须饱满，安排专 人负责。 监测。 水管悬吊保护的方案进行保护。因水管管径较大，水管东西走向 横穿基坑，拟采用在冠梁上横跨Ｉ ４５ｃ工钢，采用槽钢悬吊的方案 进行。 ４）管线悬吊施工完成后，在管线上布设监测点，对水管进行 ５）冠梁强度达到设计强度后才能进行水管悬吊。 段两端适当设置闸阀，使给水管道发生意外时能及时关闭。 ２．２水管悬吊保护技术 ２．２．１ 悬吊方法 ６）水管悬吊及外露部分尽量采用钢管外涂防腐材料，在悬吊 根据现有图纸和现场管线调查情况，由于水管管径较大，将 ７）出入Ｉ：１主体结构施工完成后，在地面恢复过程中，在管线 水管采用冠梁上横跨Ｉ ４５ｃ】：钢悬吊固定，管底采用横向Ｉ ２２ｂ 底部无法夯实的部位先填充级配砂石到管线底部下３０ ｃｍ，并浇 支托，纵向采用ＬＩＯ０ Ｘ６ ｍｍ角钢与工钢满焊，竖向用［１２槽钢悬 筑混凝土进行保护，并将管线两侧的土按规范要求夯实。 吊，水管底与Ｉ ２２ｂ问铺２ ｃｍ厚木板增加水管与工钢的粘合力。 悬吊方法见图１。 ２．２．２施工技术措施 ８）制定监测方案，管线悬吊施工完成后，在施工过程中按监 测方案要求对悬吊管线进行全程监测和日常巡查，发现情况异 常，及时报警，据此采取相应保护措施，实现信息化施工管理，确 １）受力横跨Ｉ ４５ｃ工钢用吊机放平，并用Ｍ１２膨胀螺栓固定 保基坑施工过程中地下水管的稳定与安全。 牢固。 ２．２．３施上过程 ２）先人工沿管道纵向开挖管线上的覆土，将管线暴露；调整 根据现场施工条件，水管坪深为３．５ ｍ，钻孔桩施工前首先对 Ｏｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｃｒａｆｔｓ ｉｎ ｕｒｂａｎ ｓｅｗａｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｌａｎｔｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ＺＨＡＮＧ Ｈｕｉ－ｆｅｎ ＨＵ Ｊｉｎｇ－ｗｅｎ ＬＵＯ Ｔｉｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｓｏｍｅ ｕｒｂａｎ ｓｅｗａｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｌａｎｔｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｆｏｒ ｓｏｍｅ ｓｅｗａｇｅ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｃｒａｆｔｓ，ｔｈｅｉｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｎｅ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｏｚｏｎｅ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ，ｈａｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｃｒａｆｔｓ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅｉｒ ｏｗｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｓｃｏｐｅｓ ｆｏｒ ｅａｃｈ ｃｒａｆｔ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｄｉｒｅｃｔ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ｔｏ ｈａｖｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｅｗａｇｅ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｒｂａｎ ｓｅｗａｇｅ，ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｃｒａｆｔ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ 收稿日期：２０１０－０８—０８ 作者简介：牛瑞（１９８１一），男，助理工程师，中铁隧道集团二处有限公司，河北三河０６５２０１ 第３６卷第３４期 ２ ０ １ ０年１ ２月 牛瑞：地铁施丁大直径水管悬吊保护设计 ・１９７・ ７×２．０＝０．２７６ ｋＮ。ｂ．拱架截面抗剪强度 水管位置进行详细调查，组织专门的管线调查小组，配备管线探 （０．３７５＋０．４３７）ｘ０．１ＶＩ ×５／（ ×ｔ ）。查表Ｉ ２２ｂ工钢截面参数：半截面面积矩 测仪进行管线调查及探测工作，对水管位置进行准确定位，人工 ＝开挖水管周边土方并按设计方案进行悬吊保护后，方可进行基坑 Ｓ ＝１８９．８ ｃｍ ，截面惯性矩， ＝３ ５７０ Ｏ１１１ ，腹板厚ｔ ＝１２．３ ｍＥ，截 土方开挖及主体结构施工；主体结构施工完成后，回填覆土进行 面抵抗矩 ＝３２５ ｃｍ ，翼板厚ｄ ＝９．５ ｍｍ，截面面积Ａ＝４６．４ ｅｍ２， 地面恢复。 截面回转半径ｉ ＝８．７８ ｃｍ。 ＝ …×Ｓ ／（ ×ｚ ）＝０．２７６ ｘ １０ ｘ １８９．８×１０ ／（３ ５７０ ｘ１０４×１２．３）＝０．１１９ Ｎ／ｒａｍ ＜ ］＝１２５ Ｎ／ｍｍ ， Ｉ ２２ｂ工钢抗剪强度满足要求。 ３）挠度变形检算。（ｃＪ＝Ｋ ｑ。Ｌ４／１００×Ｅ× ，查表Ｋ ＝Ｑ ５２１＋ １０ ｘ３ ５７０ ｘ １０ ）＝０．００２ ｍｍ＜［（ｃＪ］＝Ｌ／４００＝１．０／４００＝２．５ ｍｉｌｌ， Ｉ ２２ｂ工钢受力挠度变形满足要求。 结论：采用Ｉ ２２ｂ工钢做底横梁受力满足要求。 ３水管悬吊安全检算 ３．１ 设计参数 １）横梁采用Ｉ ４５ｃ工钢，单根长度７．９ ｍ。２）水管托梁采用 ０．７５ ｍ。 Ｉ ２２ｂ工钢，单根长度２ ｍ。３）悬吊材料为［１２槽钢，纵向问距 ０．１２。且１］（ ＝（０．５２１＋０．１２）×０．１７×（２．０×１ ０００） ／（１００×２．０６× ３．２ 钢材检算物理力学性能指标 １）钢材弹性模量Ｅ＝２．０６ ｘ１０ Ｎ／ｍｍ ；２）普通Ｑ２３５钢材强 度设计值：抗拉抗压和抗弯ｆ＝２１５ Ｎ／ｍｍ ，抗剪 ＝１２５ Ｎ／ｒａｍ ； ４安全质量保证措施 ３）普通Ｑ２３５钢材挠度变形允许值［ｗ］＝／．／４００；４）Ｉ ４５ｃ拱架线 １）施工安排在晴天进行，严禁雨天进行托架施工。 密度：９４．５ ｋｇ／ｍ，Ｉ ２２ｂ拱架线密度：３６．４ ｋｇ／ｍ。 ２）对水管托架梁及顶横梁进行跟踪监测，掌握其稳定性信 息，必要时采取必要的加固措施，托架梁柱安装焊接缝必须饱满， 严格检查制度。 ３．３安全受力检算 ３．３．１ 材料白重计算 １） １ ８００ ｍｍ，壁厚１２ ｍｍ钢管自重５２９．１３７ ｋｇ／ｍ，水管跨度 ６．７ Ｉｎ，空管重３．５４５ ｔ，水重１７ ｔ，总重２０．５４５ ｔ，即ＦＩ：２０５．４５ ｋＮ。 ３）对作业工人进行专门安全教育后，方能进行施工。 ４）派专人对施工现场地下管线进行勘测调查。 ５）对漏水或破坏的地下管线，按管线主管部门要求进行加强 ２）［１２槽钢ｌ２．４ ｋｇ／ｍ，槽钢单根长度３．５ ｍ，共２８根，总重１．２１５ ｔ， 方可进行悬吊保护处理。 即 ＝１２．１５ ｋＮ。３）Ｉ ２２ｂ工钢３６．４ ｋｇ／ｍ，工钢单根长度２ ｍ， 或修复并经产权单位检查合格后，６）及时与自来水公司联系沟通，以便在必要时采取应急措施 共９根，总重０．６５５ ｔ，即Ｆ ＝６．５５ ｋＮ。 ３．３．２横梁受力榆算 确保安全。 因冠梁上横跨Ｉ ４５ｃ工钢和底横梁所承受荷载一样，且冠梁 ７）结构施工完成后进行土方回填时，供水管段采用人工夯 严禁机械碾压。 上横跨工钢型号大于底横梁，因此仅对底横梁进行检算。底横梁 实，８）工程施工过程中不得碰撞管线悬吊系统，严禁利用钢架做 Ｉ ２２ｂ工钢纵向问距０．７５ ｍ，底横梁工钢承受水管自重和自来水 脚手架或模板支架等。 自重Ｆ。＝２０５．４５ ｋＮ，水管在底横梁上水平投影面积为Ｓ＝６．７ ｘ 起重架、９）在管线附近设立一定的安全保护区，严禁机械设备靠近。 １．８＝１２．０６ ｍ ，底横梁承受均布荷载ｑ＝２０５．４５／［ｉｎｔ（６．７／０．７５）＋ Ｉ］／１２．０６＝１．７ ｋＮ／ｍ ，受力简化为受均布荷载的二跨等跨连续梁 计算，跨距２ ｍ。受力简图如图２所示。 承受均布荷载１ ７ ｋＮ／ｍ： １０）做好管线破坏应急救援预案，成立管线破坏应急领导小 组。在发生上水管线破坏时，抢救小组必须先保护好现场，进行 场地清理，做到道路畅通；并启用防洪抢险材料，做好排水工作； 同时做好现场照明工作，及时向水管管理部门汇报并配合相关部 门进行抢救。 ５施工后的效果 图２受力简图 根据该设计方案和相应的施工措施，对水管进行了悬吊，经 保 为 过量测观察，管线的挠度变形符合产权单位和相关规范要求，为今后城市地铁施工 弯矩系数，查表得 ＝０．１２５＋０．１２５；ｑ 为作用于工钢上的线均 证了基坑开挖顺利施工和水管的运营安全， 布荷载，ｇ ＝ｑ ｘ０．１（工钢宽）＝０．１７ ｋＮ／ｍ； 为工钢支点计算跨度， 大直径水管及其他类型的管线悬吊保护提供了借鉴经验。 取２．０ ；即得出 ：（０．１２５＋０．１２５）ｘ０．１７ ｘ２．０：０．０８５ ｋＮ・ｉｎ。 参考文献：１）抗弯强度检算。ａ．最大弯矩Ｍ…＝ＫＭｑ。Ｌ 。其中， 江正荣，朱国梁．简明施工计算手册［Ｍ］．第３版．北京：中 ｂ．工钢截面强度 ＝Ｍ…／Ｗ。其中， 为Ｉ ２２ｂ工钢的截面抵抗 ［Ｉ］国建筑工业出版社，２００５． 矩，查表得３２５ ｃｍ ；ｒ，＝０．０８５×１０。／３２５×１０ ＝０．２６２ Ｎ／ｒａｍ ＜ ［厂］＝２１５ Ｎ／ｒａｍ ，Ｉ ２２ｔ）底横梁抗弯强度满足要求。 ２）抗剪强度检算。ａ．最大剪力Ｖ…＝Ｋ ｑ Ｌ。其中，Ｋ 为剪 载，ｑ，＝０．１７ ｋＮ／ｍ；，｜为工钢支点计算跨度，取２．０ ｍ；即得出 ＝ ［２］ 刘昭培，张韫关．结构力学［Ｍ］．天津：天津大学出版社， ２００４． 吴焕回．仙居县地下管线普查实例分析［Ｊ］．山西建筑， 力系数，查表得Ｋ ：０．３７５＋０．４３７；ｑ 为作用于工钢上的线均布荷 ［３］２００９．３５（８）：２０５－２０６． Ｏｎ ｌａｒｇｅ－ｄｉａｍｅｔｅｒ ｗａｔｅｒ ｐｉｐｅ ｏｖｅｒｈａｎｇｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ ｓｕｂｗａｙ ｐｒｏｊｅｃｔ ＮＩＵ Ｒｕｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ １ ８００ ｗａｔｅｒ ｐｉｐｅ ｏｖｅｒｈａｎｇｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｎｏ．Ｉ ｅｎｔｒａｎｃｅ ｏｆ Ｙｏｎｇｔａｉ ｐｒｏｊｅｃｔ ａｌｏｎｇ ２８ ｐｒｏ— ｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ Ｂｅｉｙａｎ ｓｅｃｔｉｏｎ ａｌｏｎｇ Ｎｏ．３ ｌｉｎｅ ｉｎ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｓｏ ａｓ ｔｏ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｌａｒｇｅ－ｄｉａｍｅｔｅｒ ｗａｔｅｒ ｐｉｐｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｐｉｐｅ ｏｖｅｒｈａｎｇｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒ ｐｉｐｅ，ｏｖｅｒｈａｎｇｉｎｇ，ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｄｅｓｉｇｎ
