摘  要：某地铁车站工程管线悬吊施工中，根据工程特点制定了采用自制钢梁与军用梁悬吊管线两种技术方案。根据方案建立有限元模型进行数值计算，结果表明自制钢梁不能满足施工安全要求，施工中选择了军用梁悬吊管线。 监测结果表明，采用军用梁悬吊污水管线科学合理，技术得当。

关键词：地铁车站；深基坑；管线悬吊；军用梁

 

      某地铁换乘站位于十字路口处， 基坑两侧规划道路宽均为50 m，共三层，车站全长194.8 m，标准段宽度为22.7 m，采用钢筋混凝土箱形框架结构 ，顶板埋深3m, 底板埋深16 m，车站基坑变形控制为特级。 本基坑围护结构采用钻孔灌注桩，设3道水平支撑。 主体结构采用明挖顺做法施工，局部铺盖，标准段基坑开挖深度为16.11 m，节点段开挖深度为22.61 m，总开挖量16万m³。

      该车站地下管线较多，均需临时改移或永久改移，且种类相对较多，施工过程中有一条污水管横穿基坑。污水管位于天桥下，埋深2.25m，管径1100mm，跨度为23.5 m，壁厚6 mm，由于该管线所处的位置特殊 （位于十字路口），且涉及单位较多，若选择改迁，会造成附近单位和居民生活交通不便，且所需费用较高。经研究确定在施工过程中对管线进行悬吊保护， 如何实施悬吊是本工程管线保护的重点和难点。

 

      根据本工程的特点，考虑安全性及经济性，拟采用两种方案对本工程中污水管进行悬吊保护。

      （1）方案1：主要考虑经济性，在保证安全的前提下，采用自制轴对称截面的钢梁对管线进行悬吊，该梁主要由槽钢及角钢组成（图1）。

      （2）方案2：主要考虑安全性，采用六四式军用梁进行悬吊（图2）。由于军用梁截面高宽比较大，易倾覆，为防止在受荷状态下发生倾覆，在军用梁两侧每隔2m采用直径20 mm的钢丝绳与军用梁两侧的首层混凝土支撑拉结^[1]（图3）。

      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自制钢梁及军用梁的变形及应力进行计算与分析，整个管线采用12根钢丝绳悬吊，每根钢丝绳提供20 kN的拉力， 钢梁有限元模型及计算结果如图4所示，军用梁有限元模型及计算结果如图5所示。

      由计算结果可知：钢梁中部最大位移为43 mm，最大轴力为292.3 kN（压）。 根据经验算知，该梁主要构件的应力比超限^[2]，不能满足使用要求，虽经加固仍不能达到要求且不经济；军用梁在满荷状态下，最大位移及应力发生在梁中点处，最大位移为34 mm，小于允许挠度59 mm（l/400），最大轴力为250.8 kN（压 ），满足军用梁使用及管线安全要求。经论证，最终选择军用梁进行管线悬吊。

 

      根据实际情况，将本工程划分为3个施工阶段，即准备阶段、吊装阶段和拼装处理阶段。

      （1）施工准备阶段主要包括构件编号、 吊装机械及各种吊装材料准备、吊装人员培训和教育工作。

      （2）吊装阶段主要包括构件运输、就位和吊装。

      （3）拼装阶段主要包括校正、 拼接等工作。 施工前，有关人员应熟悉和审查图纸，进行设计交底及图纸会审，完成定位放线及高程控制工作并报监理复核，编制施工方案并报有关部门审批， 并准备施工所需技术规范及标准等。

      军用梁吊装顺序为： 构件运输→军用梁拼装→军用梁吊装→军用梁拼接→军用梁校正。

      施工时，由卡车将梁运至现场，用起重机直接将梁吊装就位，以减少构件倒运次数。 吊装采用绑扎法，用钢丝绳捆住起吊。 吊点应平衡， 起吊后用大绳稳定吊物。吊车吊钩移动至所吊位置中心，由两人分别在两边用撬棍撬动构件就位。 吊钩落下，构件即准确就位。 如稍有偏差，可用撬棍调整。 就位校正后，梁轮廓线应与前期放线重合^[3]。

      施工过程中，为确保军用梁及管线安全，在管线中间部位设置竖向位移监测点， 用高精度水准仪进行竖向变形监测。

      基坑开挖和主体结构施工过程中，每2d观测1次，如监测数据发生突变应停止施工，启动应急预案，保证施工安全和污水管正常使用^[4]，监测结果见图6。

      污水管悬吊处理后经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污水管充满水状态下的重量作为荷载施加在军用梁上，未考虑水管两端的嵌固作用。

      基坑开挖过程中， 水管周围土体开挖时水管变形较大，此时应加强监测，随开挖的进行管线变形趋势减缓并趋于平稳。由于军用梁固定于冠梁之上，当冠梁侧移时，会增加军用梁及管线的变形值。 同时，气温变化也会影响管线变形，使监测曲线发生波动，因此每个监测周期的监测时段应相同， 以最大限度地减少由于气温不同带来的监测误差。