中铁十局集团第三建设有限公司 安徽省合肥市 230000
摘要：本文结合合肥地铁5号线徽州大道站出入口工程，2400×800mm供电排管横穿风亭、出入口明挖基坑，施工期间需对管线进行原位悬吊保护，对比 3种管线悬吊保护措施的优缺点，确保施工期间管线安全，旨在为类似工程设计提供参考。
关键词：地铁车站；深基坑；管线悬吊；供电排管
一、工程概况
合肥市轨道交通5 号线徽州大道站位于徽州大道与云谷路交口，车站全长469m，共设10个单体外挂附属，分设云谷路南北两侧，其中南侧设置B、C、D、E号出入口、1号风亭、2号风亭，附属基坑最大跨度为74 m，采用钢筋混凝土箱形框架结构，顶板埋深3 m，底板埋深13m，车站附属基坑变形控制为一级。由于周边环境复杂，路口处车流较大，且路口管线较密集，施工难度大，风险高。
现状2400×800mm电力混凝土排管沿云谷路南侧布置横穿徽州大道，车站出入口与电力排管垂直相交，如图 1 所示。现状管线影响围护结构施工，需要对其进行迁改或原位保护。根据现场勘查，该道电力管线为滨湖新区电力主管网，辐射周边多个银行后台中心，改迁难度大，影响范围广，所需时间较长，严重影响工期。所以在出入口施工阶段，对该电力管线采用原位悬吊保护。
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图 1 总平面图
二、管线悬吊保护方案
（一）采用贝雷桁架进行管线保护［1］
贝雷桁架应用广泛，它具有结构简单，运输方便，架设快速，分解容易的特点。同时具备承载能力大，结构刚性强，疲劳寿命长等优点。它能根据实际需要的不同跨径组成各种类型和各种用途的临时桁架，具有构件少，重量轻，成本低的特点。
明挖基坑施工期间采用贝雷桁架对管线进行保护是较为常用的管线保护措施。常用的贝雷桁架需架设在附属围护结构冠梁上，如图2所示。为防止基坑开挖过程中可能产生的局部坍塌，此工程中冠梁设置位置不应低于地面以下2m，现状2400×800mm 源水管埋深2~5m。贝雷桁架无法架设于附属出入口围护结构冠梁上。故此方案不具备可操作性。
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图 2 贝雷桁架悬吊保护立面图
（二）采用钢托架进行悬吊保护［2］
考虑到冠梁高度的局限性，在围护结构施工前，先进行现场勘查，探明管线位置及埋深，围护桩施工时注意避让管线。冠梁及第一道支撑架设在电排排管管线上方，在电排管影响范围内采用混凝土支撑，并沿管线方向设置一道混凝土梁，作为悬吊管 线的支撑构件。沿管线方向，在混凝土梁上悬挂钢托架，对管线进行悬吊保护，钢托架每 1m 设置一道，如图 3、图 4 所示。此工程中电力排管外侧有素砼包封，经长期地下水腐蚀，开挖悬吊过程中，易发生混凝土块脱落，排管局部塌陷等问题，而本方案中钢托梁现场施工、焊接时间长，不利于保证排管安全，故此方案不具备可操作性。
图4 钢托梁悬吊立面图
（三）采用支撑梁预埋连杆+工字钢托梁进行悬吊保护
在电排管影响范围内采用混凝土支撑，并沿管线方向，管道两侧各设置一道混凝土梁，作为悬吊管线的支撑构件。沿管线方向，在混凝土梁上预埋PVC套管用于悬吊连杆安装，对电排管道采用分块快速开挖，开挖至电排管道下方30cm位置，安装连杆并与提前预制工字钢进行固定，对管线完成悬吊保护，钢托架每 1.5m 设置一道，如图5、图6所示。此工程中电力排管外侧有素砼包封，经长期地下水腐蚀，开挖悬吊过程中，易发生混凝土块脱落，排管局部塌陷等问题，而本方案中悬吊各部件采用螺栓进行固定，施工速度快，便于对各部件进行质量控制，且相对前2种方案经济性更高，故选用此方案。
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图6 连杆悬吊立面图
三、数值计算与分析
为确保管线在施工过程中的安全，采用大型有限元分析软件对混凝土量+连杆+托架的变形及应力进行计算与分析：
其中托架型钢简化为两端铰支单跨钢梁，（混凝土梁简化为多跨铰支连续梁，如采用风亭断面则保留）。荷载取值：箱涵自重30kN/m，下铺设10mm厚钢板自重2kN/m，活载取6kN/m。
图8 混凝土梁弯矩及剪力包络图
承载力验算：
（1）采用工25@1500mm托架梁，经计算钢梁抗弯强度安全系数1.17，抗剪强度安全系数2.65，结构安全；
（2）采用4E20下拉连杆，单边支座反力，F=94kN（设计值），荷载由4E20连杆承担，按3根承载计算，每根承担荷载约N=32kN，截面应力：N/An=102N/mm2＜fy=360 N/mm2，结构安全；
（3）混凝土梁取4跨联系梁进行计算，跨度取8.0m。结构尺寸及配筋满足结构安全要求。
表 1 混凝凝土梁力学参数表
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经论证，最终选择支撑梁预埋连杆、工字钢托梁进行悬吊保护进行管线悬吊。
四、施工与监测
（一）连杆及工字钢安装
安装顺序：构件运输一工字钢螺孔预切割一电排下部30cm土方清除一连杆安装进预埋PVC套管内一工字钢吊装并安装至电排底部一采用M40特种螺栓固定。
施工时，提前根据现场螺孔预留尺寸将工字钢梁运至现场并提前切割托梁上的螺孔，用起重机直接将托梁吊装就位，由两人分别在两边用撬棍撬动构件对准连杆。如稍有偏差，可用撬棍调整连杆。就位校正后，采用M40螺栓进行固定。
（二）施工监测
施工过程中，为确保管线安全，在电排管道上部布设监测点，用高精度水准仪进行竖向变形监测。
基坑开挖和结构施工过程中，每1d观测1次，如监测数据发生突变应停止施工，启动应急预案，保证施工安全。
电力排管悬吊处理后经4个月的检验，管线最大沉降量仅19.7mm，完全满足安全要求，证明管线得到了良好的保护，达到了预期目的。从监测结果与计算对比分析可看出计算结果偏大，其原因是计算过程中把电力排管外部混凝土包封完好重量作为荷载施加在拖梁上，实际实施过程中，电排外部包封破损较多，零散混凝土包封被人工凿除干净。
基坑开挖过程中，电排周围土体开挖时电排变形较大，随开挖地进行管线变形趋势减缓并趋于平稳。由于拖梁固定于混凝土支撑梁之上部，开挖过程中基坑变形也对支撑梁产生影响，对监测数据造成影响。
五、结语
管线保护与改迁是地铁站施工的重点与难点。对于本工程所述的2400×800mm电力混凝土排管，体积较大，管线埋深较深，距离出入口顶板距离较近，开挖过程中混凝土包封易脱落，对施工速度，质量要求更高，更适合采用第三种管线保护方案。第三种管线保护方案结合了合肥地区地铁施工对管线悬吊保护的经验。在施工期间，应对管线进行重点监测，根据监测数据，及时调整管线保护方案，必要时采取补救措施，确保管线安全及基坑施工安全。本文通过对比三种管线悬吊保护方案，明确各种方案适用范围及优缺点，旨在为类似工程提供参考。
参考文献：
［1］姜伟，某地铁车站深基坑工程管线悬吊施工技术［J］建筑技术，2011，42（6）：534－536.
［2］杨易灵，地铁出入口基坑管线悬吊保护方案对比分析，［J］《工程与建设》 2018，32（3）
［3］《混凝土结构设计规范》GB50010-2010.
［4］《钢结构设计规范》GB50017-2017.
作者简介：
秦晓波（1988-），男，汉族，安徽巢湖人，土木工程学士，中铁十局合肥市轨道交通2号线东延土建2标段项目经理，中级工程师。