探究地铁“便捷法”双排大直径高压热力管线悬吊技术

王守德

上海城建市政工程（集团）有限公司 河南 郑州 450000

引言

基于本车站位于老城区，车站围护结构地连墙施工期间，热力管道已进行临时切断，在车站冠梁支撑完成后，在新路由位置恢复管道，因工期7天内完成悬吊要求，在结构施工期间进行悬吊保护。为保证车站顺利施工，解决便捷管线悬吊施工技术问题，项目采用“便捷法”悬吊大直径高压管线技术来解决此难题[1]。

1 工程基本情况

城东路站是郑州市轨道交通3号线一期工程的第十二个车站主体结构外包长度为167.0m。城东路站为地下三层岛式站台车站，车站主体结构长约167m，标准段宽22.5m，站台宽13m，车站标准段基坑深约23.54m。车站覆土埋深3m。

根据现场实际调查，在车站中两根热力管线横穿基坑上方，为郑州市市区主干热力管，管道外径为900mm的铁质管道，2根，压力16兆帕，流速3m/s，其中管道内径720mm，保温层180mm，管道壁厚8mm。管顶埋深1.7m，距离顶板结构360mm。影响城东路站围护结构和主体结构施工。跨基坑22.5m，需要悬吊保护长度22.5m。

2 管线悬吊施工情况调查

周围地面自上而下依次由人工填土层、砂质粉土填土、第四系全新统冲洪积层构成，地下水埋深8.1m。

现有横跨基坑的两根管线埋深在1.7m，位于冠梁下方，侵入冠梁0.3m，热力管道铁质，强度高，压力高，韧性好。根据以往施工经验，此类管线采用传统军用梁方法与冠梁标高冲突，且工期紧任务重，需施工两端承台无法成功实现，通过实际情况分析，若采用混凝土撑悬吊，无支撑空间和施工工期。

为确保管线悬吊施工，选择横梁为工字钢悬吊施工，支撑梁间托架支撑保护技术，在本车站运用解决此类问题。

3 悬吊方案设计

本站共有2根热力主管线横跨车站，管道南北向跨车站悬吊保护，项目决定对热力管线采取原管线就地车站支撑梁间托架支撑保护的办法。热力管两侧悬吊支墩为支撑梁上，且梁下有格构柱，需新增东西方向5条钢纵梁。固定支撑梁上，南北向热力管道上方为I45a双拼工钢放置在东西方向工字钢梁上[2]。

4 “便捷法”双排大直径高压管线悬吊技术

4.1 管线悬吊技术

南北向需悬吊保护热力管线，悬吊纵梁采用I 45a双拼工钢，单根长度9m（支撑间距）间距4.5m，管道上方横梁采用45a工字钢，横跨基坑上部，使用直径18mm钢丝绳每隔1m悬吊一处[3]。

4.2 施工技术措施

4.2.1 施工前，开挖探沟探明热力管道在施工场地的具体位置，深度。现行进行截断处理，因工期较紧张，施工地连墙完成，热力管道铺设完成，施工冠梁支撑。

4.2.2 对冠梁施工期间，对管线进行包裹3mm橡胶层保护，保护空间为管道直径+5cm，防止冠梁挡墙阻碍热力管线热胀冷缩，对管道造成破坏。

4.2.3 悬吊前首先要清除管下放积土，使用砖砌立柱做支撑点，管线上方覆土清理采用人工开挖方式进行，禁止使用机械开挖。

4.2.4 纵梁采用双拼45a工字钢双拼连接采用10*10钢板2m间距，连接方式焊接。

4.2.5 两侧支墩采用钢板+槽钢连接，钢板使用M12膨胀螺栓固定在支撑梁上。

4.2.6 现场焊接焊缝必须饱满，施工完成安排专人检查焊接质量。

4.2.7 管道、横梁和悬吊钢丝绳之间必须使用1cm橡胶布作为缓冲，严禁直接悬吊。

4.2.8 为确保施工期间中压热力管变形不超过规定允许值，加强现场监测。监测点结合产权单位及相关规范要求布置，一般在悬吊热力管线托架上每隔3m设一个沉降观测点。

4.2.9 在悬吊管线两侧设置围护栏杆并悬挂严禁翻越、禁止通行警示牌以及黄色安全标志牌，在混凝土梁两侧安装LED警示灯，防止施工时机械碰撞。

4.2.10 车站结构施工完毕后，在对该管道进行原位原状恢复。

4.3 受力验算

钢材弹性模量E=2.06×105 N/mm2；普通Q235钢材强度设计值：

抗拉抗压和抗弯f=215 N/mm2，抗剪.ft=125 N/mm2；普通Q235钢材挠度变形允许值[w]=L/400；I 45a工字钢密度：94.5 kg/m。

支架结构验算

材料自重计算

热力管道直径720mm，壁厚10mm钢管自重175.097kg/m，两根空管重1.96t，管跨度1m，每延米水重0.4t，总重10.96t，即F1=10.95kN。

I 45a工钢80.4kg/m，工钢单根长22.5m。

F= F1+ F2+ F3=90.6 kN

45a#工字钢计算过程

荷载： 钢管荷载q1=1.75N/mm

钢管内满载水时荷载q2=4N/mm

荷载组合（考虑到压力的冲击力，按照1.4倍系数则）：

Q= q1+1.4 q2=1.75+1.4×4=7.35N/mm。

钢丝绳按照每2m均布布置，受力为集中荷载，集中荷载力

P=7.36×2000=14700N/m。

M=Pl/4=147000×1400/4=5.2×106N.mm。

查型钢钢丝绳表知工字钢截面性质：I=2170×104cm4，W= 1430000mm3。

强度σ=M/W=5.2×106/1430000=3.6MPa＜f=210 MPa。

变形ω=Pl3/48EI=4500×14003/48×5.2×106×2170×104=0.0148mm=1/675＜2/400=5mm，满足要求。

结论：采用钢丝绳受力满足要求[4]。

5 管线保护组织管理措施

成立管线保护领导小组，组长由项目经理担任，确保施工期间各种管线的安全；

贯彻郑州市有关管线保护条例、办法和制度，指派专人负责管线保护工作，落实层层管线交底制度，双监护办法，现场悬挂“管线保护十不准”等管线保护警示牌，加强施工作业人员的教育，提高管线保护意识，制定一系列有针对性的切实可行的保护措施，确保施工区域内管线安全无恙，施工正常进行；

加强和产权单位沟通配合工作；

现场交底明确管线的位置埋深与地铁基坑的关系，安排人员在现场配合管道产权单位开挖探坑、查明信息管道准确位置；

与施工劳务分包单位签订《施工安全协议》，对施工现场定期进行巡视、检查，对发现有违反信息管道安全的行为权属单位有权制止，直到停止施工工作；

设专人看管，值班人要有高度的责任心和自觉性，要树立安全意识，确保管道及其附属设施的安全。

6 施工监测

由于管线自身变形、悬吊支托装置变形、顶板上基坑回填土、围护结构变形等原因，引起管线沉降超过允许值，将进行调整，调整前请专家分析确定，严禁现场私自调整管道高程；

悬吊期间调整采用悬吊螺栓直接进行调整；

管线调整时请热力公司监护人员现场监督。

预警值结合热力管线保护规范要求结合现场实际情况设定，监测各工序施工期间每天沉降数据、沉降速率及累计沉降数据，监测数据每天报热力公司、监理、第三方监测单位、建设单位等，并将日数据、累计数据以及沉降速率与设计允许变形值进行比较，以便指导施工及时加固。

7 结束语

根据实施方案管线的变形符合产权单位和相关规范要求，保证了车站的正常施工，通过该设计方案和相应的施工措施成功实施，证明了“便捷法”悬吊大直径高压管线的稳定；同时，鉴于管线的悬吊的便捷性、简易性效果，可随时悬吊大直径高压管线作业，有效应对施工中管线悬吊困难的风险；最后，“便捷法”双排大直径高压管线悬吊技术，在地铁施工中适用范围广。为今后城市轨道交通施工大直径高压及其他类型的管线悬吊保护提供了借鉴经验。