探究城市明挖隧道复杂管线保护设计--中国期刊网

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探究城市明挖隧道复杂管线保护设计

发表时间：2021/5/12 来源：《基层建设》2021年第1期作者：丁其乐

[导读] 摘要：无论是针对管线保护还是改迁来说，均属于市政工程施工当中的关键。

        林同棪国际工程咨询（中国）有限公司
        摘要：无论是针对管线保护还是改迁来说，均属于市政工程施工当中的关键。现结合某工程具体案例，对其施工期间碰到的管线保护和迁改情况进行了简要分析，因为管线数量繁多，存在着较强的改迁难度，施工场地改迁进度不能迎合施工要求，所以这个时候应当对暂时不能改迁的管线以及无需改迁的管线做好保护设计工作。依据施工场地对管线加以研究，最终决定以悬吊保护管道的方案为主。
        关键词：城市明挖隧道；复杂管线；保护设计
        引言
        该工程属于城市隧道施工项目，其中隧道下穿一既有道路，在具体施工期间通常是以明挖法为主的。对该工程项目进行分析后可以得到如下信息：一是隧道基坑宽19.7m；二是基坑开挖最大深度为14.7m；三是隧道主体宽度19.5m；四是基坑安全等级为一级；五是闭合框架段顶板覆土厚度保持在0.7~4.8m的范围内。对于基坑而言，主要使用明挖顺作法进行施工，同时以围护结构以钻孔灌注桩+高压旋喷桩止水帷幕为主，基坑里面设置了相应的混凝土支撑与钢支撑。
        1管线保护方案
        针对管线保护方案，请看图1所示。

        图1 管线保护方案示意图
        客观上来讲，管道存在以下特征：一是自身重量庞大；二是对沉降变形要求高等，所以此时可借助基坑自身围护结构在结合已有资源的基础上做好悬吊保护体系设计工作。不仅如此，还要将围护桩桩顶冠梁当作支点，借助“321型”贝雷梁制作出与之相匹配的主桁架，通过使用工字钢制作出相应的组合体系，最后还要对跨隧道需要保护的管道做好悬吊保护工作。因为该工程项目全部涉所有管线中自来水管是最大的，所以这个时候要对该管道的悬吊保护进行详细计算。
        2管线悬吊设计
        2.1设计参数
        该工程所采取的自来水管道属于铸铁管，直径是1000mm。当出现满水情况时，那么此时管道里面水的单位重是785kg/m，也就是7．85k N/m。一般而言，主桁架体系以321型贝雷梁为主，桁架由两组贝雷梁一起构成，并对花架连接进行了充分利用，贝雷梁自重是270kg/片，有3m的长度，单位重是90kg/m。与此同时，分配梁以I10工字钢为主，间距通常保持在1.5m的范围内，单位重是0.112kN/m。就管道跨径而言，应当结合21m考虑。
        2.2设计计算
        工字钢验算。结合实际情况，管道依据1.5m长加以计算，并在此基础上换算成集中力是16.875kN。
        贝雷梁验算。当处于满水状态时，此时管道荷载是11．25k N/m，而工字钢单位重是 0. 112k N/m。无论针对哪片贝雷梁来说，均存在4．5m 工字钢 2 根，这个时候换算为均布力是( 0. 112×2×4．5) /3= 0．336k N/m。与此同时，贝雷梁单位重是 0. 9k N/m。均布力为: q = 0．9×4+0．336+11．25 = 15．186k N/m。
        这个时候单排贝雷片容许内力为M=788k N•m，剪力为Q = 245k N。从客观的角度出发来讲，因为对贝雷销间隙以及偏载影响进行了充分考虑，所以对贝雷片折减系数进行了明确，即以0.8为主。
        ［M］= 788×4×0．8 = 2521．6k N•m＞Mmax = 837．1k N•m，迎合相关标准。
        ［Q］= 245×4×0．8= 784k N＞Qmax= 159．5k N，迎合相关标准。
        一般而言，贝雷梁挠度主要由以下几个部分一起构成：一是弹性挠度；二是非弹性挠度，换言之就是fmax= f弹+f非
        3悬吊保护施工方法
        测量放样。在开展施工的前期阶段，需要做好测量放样工作。在开挖土方之前，需要借助人工挖深沟的手段来对管线实际位置加以明确，旨在降低管线损坏情况的出现。第二，管道开挖。相关人员要想办法令管道顶部处于裸露状态，在此基础上将管道中心当作中心，确保沟槽底部宽是6m，坡度保持在0.75左右，同时管道底部宽2.5m的土方禁止出现松动情况，余下部位土方应当开挖整到和隧道冠梁顶保持一致时才可以停止。第三，贝雷梁组拼和安装。一般而言，桁架由两组贝雷梁一起组成，所以在组拼期间应确保两组之间的距离控制在2.5m左右。与此同时，还要在冠梁里面将槽钢的位置留出来，直到贝雷梁安装作业完毕之后，再借助于槽钢实现对贝雷梁的有效固定。第四，横向分配梁安装。相关人员借助洛阳铲做好掏洞工作后，要把一定规格的I10工字钢传入到相应的底部，布设至贝雷梁底的杆件之上。第五，管底钢板敷设。相关人员需要使用的宽25cm，厚1cm钢板，将其设置在指定的地方，旨在令管道底部的承重面积加以提升。第六，对分配梁标高加以调节。应当在充分结合管道标高调与相关挠度曲线的基础上对分配梁标高加以调节，令其承受管道重量。当标高调节之后，还需要采取有效措施确保骑马“U”型螺栓和贝雷梁下弦杆是处于稳固状态的；第七，管道底部开挖。借助于人工的形式来实现对土方的开挖作业，在具体开挖期间，应当对管道整体的状况进行全面、细致的观察，倘若存在问题就要在第一时间停止此项工作，同时还要对贝雷梁支撑体系做好相应的加固工作；第八，悬吊保护完成。无论是针对管道还是贝雷梁来说，均要设置相应的监测点，并加大监测力度，确保管道处于安全状态。
        4悬吊监控量测
        对测点加大布设力度：相关人员需要在以下几个地方设置一定数量的位移、沉降监测点：一是管道；二是悬吊型钢梁中部；与此同时，还应当在悬吊型钢支撑点两边冠梁处设置相应的位移、沉降监测点。监测：相关人员在开展开挖作业期间除了要确保观测次数为3次之外，还应当每天观测主体结构施工2次，如果数据发生变动的话，那么每天观测频率需要结合实际情况有所提升；出现较大变形情况下就要在第一时间停止施工，并使用切实可行的手段，旨在为施工水平的提高夯实基础。与此同时，隧道施工时间大概为210天，借助监测手段发现，该管线的最大沉降量只有14mm。对有关规范要求进行分析后可知，管道的竖向变形应当小于30～40mm，可见此次方案存在着较强的可行性，令管线得到了有效的保护。
        结语
        因为在该工程项目施工期间事先开展了力学计算工作，并制定出了切实可行的保护管线方案，在具体施工期间又对各种各样的施工手段进行了充分利用，所以从源头上充分确保了横穿基坑管道线的稳定性以及顺利运行，实现了保护管线的效果，同时也令施工存在的难题得到了有效解决。
        参考文献
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