貝雷梁在地鐵工程施工中的應用分析

李翠雅

（中鐵二十二局集團軌道工程有限公司，北京 100040）

0 引言

隨著國家推進城鎮化進程，城市人口不斷膨脹，給城市交通帶來巨大壓力。由于城市軌道具有對地面交通干擾小、運量大、便捷高效等諸多優點，因此許多城市大力推進城市軌道交通建設，在近年來得到了快速發展。城市軌道交通，施工場地周邊管線眾多復雜，往往需要對既有的管線進行遷改，有些尚需在地鐵完成之后再進行回遷，反復的遷改不僅造成較長工期和經濟的浪費，而且對本來就很緊張的城市用地和城市通行產生更大的影響。在這種情況下，結合實際，對于一些管線采用原位懸吊的方式解決問題，效果會更好。管線懸吊可以采用型鋼、鋼梁、鋼筋混凝土梁等多種形式，由于貝雷梁拼裝快捷、通用性強、安全系數高、承載力高、施工方便、成本低等優點而被廣泛采用。本文以成都地鐵5 號線騎龍站管線懸吊工程為背景，以貝雷梁作為荷載承受主體進行管線保護，對采用貝雷梁管線懸吊方案的主要內容進行論述，為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

成都地鐵5 號線工程線路北起成都市新都區香城大道南側的商貿城北站，終于正公路南側回龍路站，線路全長49km，全線共設車站41 座。12 標段騎龍站位于劍南大道和華府大道十字路口，設計為島式車站，采用單柱雙跨地下二層現澆框架結構，結構標準段寬度21.1m，車站總長389m，設4 個出入口和兩組風亭（見圖1）。騎龍站基坑標準段深度16.4m，圍護結構為圍護樁+噴錨+鋼支撐支護方式。在劍南大道和華府大道交叉位置采用蓋挖法施工，其余采用明挖法施工（蓋挖區域橫斷面詳見圖2）。

圖1 騎龍站總平面圖

圖2 騎龍站蓋挖區域橫斷面圖（單位：mm）

根據成都市政設計院提供的騎龍站管線綜合設計圖，蓋挖區兩側管線眾多橫跨主體基坑，DN800 自來水管線位于蓋挖區南側，材質為鋼管，東西方向橫跨基坑，跨度為25m，埋深2.2m。管線如采用遷改的方式，則需要繞基坑至對面既有位置碰口，繞行路徑遠、施工周期長，需要占道施工作業，而且在車站施工完畢后仍需回遷至原位，經綜合分析論證并報相關部門審批，決定采用原位懸吊進行保護。

2 懸吊方式選擇

DN800 自來水管線跨越基坑位置跨度為25m，跨度較大，中間不具備臨時支撐條件，工字鋼懸吊無法實現大跨度的懸吊；選用混凝土梁可以滿足跨度要求，但工期較長且管線恢復后還需破除，造價過高；采用貝雷梁方式懸吊不僅跨度上能滿足要求，而且拼裝拆除簡捷、造價較低、經濟實用，綜合分析論證，決定選用貝雷梁懸吊方式。貝雷梁采用國產的“321”貝雷片拼裝而成，具有結構簡單、運輸方便、架設快捷、載重量大、互換性好、適應性強的特點。貝雷片由上、下弦桿、豎桿及斜桿焊接而成，上下弦桿的端部有陰陽接頭，接頭上有杵架連接銷孔，標準節長為3m，高1.5m，寬0.45m，根據跨度選擇相應的調整節能夠滿足現場要求[1-2]。

3 方案設計

3.1 布置形式

DN800 自來水管線采用貝雷梁進行懸吊，貝雷梁直接兩端坐落在車站圍護結構冠梁上，并用U 型卡將貝雷梁固定在冠梁上；在自來水管線外側包裹一層麻袋，用鋼絲繩將自來水管線懸掛于貝雷梁下方，鋼絲繩間距為2000mm。貝雷架選用單層雙排型貝雷梁，鋼絲繩選用6×7+FCφ10mm 鋼絲繩[3]。

3.2 貝雷梁選型驗算

3.2.1 貝雷片設計參數詳見表1。

表1 貝雷梁物理幾何指標（交計發[1998]23 號文）

（1）每片貝雷梁重量：270kg。

（2）DN800 給水管重量：702kg/m。

（3）計算跨度：25m。

3.2.2 荷載計算

（1）DN800 給水管自身荷載：

（2）DN800 給水管管中水荷載：

（3）兩排貝雷梁自重荷載：

q3=(270×2+ 21×2 + 80×2 + 3×8 + 0.69×8)×10÷3= 2572N/m

（4）線荷載組合：

q=q1+q2+q3= 1948 + 4776 + 2572 = 9296N/m

（5）貝雷梁安裝拆除考慮兩個人作業，荷載：

q4= 100×2×10÷1000 = 2000N

3.2.3 結構檢算

（1）抗彎檢算

單片貝雷片抗彎承載力[M]=788.2kN ?m

單片貝雷片抗剪承載力[V]=245.2kN

考慮荷載分項系數為1.35，跨中最大彎矩：

滿足要求。

（2）抗剪性能檢算

最大剪力為：

（3）撓度驗算

雙排單層貝雷片截面抵抗矩I= 500994.4cm4

跨中最大撓度：

滿足要求。

故選用雙排單層貝雷梁滿足施工安全要求。

3.3 鋼絲繩選型

采用兩根鋼絲繩八字形吊裝，鋼絲繩水平角度控制在45°。

貝雷梁自重荷載標準值:

貝雷梁自重2.6×25=65kN

安全系數取3.5，單根鋼絲繩承受荷載

查閱《重要用途鋼絲繩》（GB 8918—2006）的表9（詳見表2），選用1960MPa 6×7+FCφ10mm 鋼絲繩，承載能力為65.1kN>62kN，滿足要求。

表2 鋼絲繩選用表(6×7+FC6×7+IWS 6×9W+FC6×9W+IWR)(力學性能)

4 管線懸吊施工

4.1 施工工藝流程

人工挖槽確定管線位置—包封破除、管線前期防護—管線土方開挖—貝雷梁安裝施工—懸吊保護管線—管線監測—懸吊保護拆除。

4.2 自來水管線土體開挖

4.2.1 土方開挖前，人工探挖出管線位置。

4.2.2 管線上部土體及兩側土體采用機械開挖，挖至距管線外皮0.3m 時改用人工開挖，根據管線綜合圖進行人工挖探孔，開挖時要小心，用鐵锨輕輕挖掘，不得用鎬。發現土質發生變化時改用木釬將覆蓋物清除干凈，并確定管線實際埋深及走向，根據實際情況調整管線綜合圖，以便后期施工不損壞地下管線。

4.2.3 管道穿過冠梁時，在冠梁綁鋼筋的過程中，采用長方體竹膠板對管線進行保護，之后再澆筑冠梁混凝土，長方木盒尺寸為1000mm×1000mm。

4.3 貝雷梁安裝

4.3.1 冠梁澆筑混凝土前，預埋螺栓，并且要保證其位置的準確?；炷吝_到設計強度的75%后，進行貝雷梁架設施工。

4.3.2 貝雷梁施工安裝時注意對管線的保護，嚴禁施工機械接觸管線。管線懸吊選用2 排單層不加強型貝雷梁，尺寸為1.5m×0.45m×3m。在兩端基礎上進行測量放樣，定位出貝雷梁準確位置。使用吊車對貝雷梁進行架設，貝雷梁兩片分為一組，吊車吊運安裝貝雷片，準確就位后固定在基礎上。

4.4 管線懸吊

4.4.1 挖除自來水管線下土方時，按鋼絲繩吊環間距間隔清除管線下方土方，隔一挖一，掏槽開挖采用人工開挖，開挖過程中盡量減少對開挖面兩側土體的擾動，防止管線沉降導致損壞（見圖3）。

圖3 管線下土方挖除示意圖

4.4.2 土體挖至管底后即刻進行管線懸吊，防止因個別鋼絲繩未將管線拉緊導致管線沉降而造成損傷。

4.4.3 貝雷梁架設完成后，在管線下側使用鋼絲繩對管線進行懸吊，間距2000mm，在鋼絲繩與管線之間墊麻袋，將管線懸吊在貝雷梁上（見圖4）。

圖4 管線懸吊示意圖（單位：mm）

4.4.4 貝雷梁架設完成后，進行鋼絲繩的懸掛，采用緊線器將鋼絲繩拉緊，用繩卡鎖住。根據前述計算的撓度值再次調整鋼絲繩長度以消除貝雷梁的撓度對管線的影響。

4.5 管線監測

4.5.1 監測項目

監測項目主要有施工期間的管線沉降監測，貝雷梁位移監控。

4.5.2 監測方法

在貝雷架和管線上布設沉降位移觀測點。沉降和位移量測主要采用全站儀采取初始值，作為沉降觀測的基準值，量測各測點與基準點之間的相對高差。此次所測高差與上次所測高差相比較，差值即此次沉降值；此次所測高差與初始高差相較，差值即累計沉降值。日沉降量≤2mm，累計沉降量≤10mm。

4.5.3 監測點布設

（1）地表沉降監測點的埋設

地表沉降測點在基坑外兩側3m 處，燃氣管線上方各埋設一個沉降監測點。測點要用φ140 的鉆機或水鉆將地面硬化層鉆透，隨即打入作為監測點的鋼筋，使鋼筋與土體結為整體，可隨土體的變化而變。為了避免車輛對測點的破壞，打入的鋼筋要低于路面2cm 深度，且上面設置鋼保護蓋，保護測點，同時在測點處填上細砂。

（2）貝雷梁沉降位移監測點的布設

土方開挖前、安裝貝雷梁時，在貝雷梁的中頂部安裝一個沉降位移觀測標，作為貝雷梁及燃氣管線的沉降及位移監測點。

5 結語

DN800 自來水管線懸吊保護自2017年3月開始實施，2018年1月貝雷梁懸吊體系拆除，在此期間自來水管線未發生沉降、變形預警，安全平穩度過，達到了管線懸吊預期目標，確保了施工正常進行。貝雷梁對管線的變形、沉降控制效果非常好，此懸吊方案的成功實施為同類型管線懸吊保護施工積累了經驗，同時為類似管線保護施工提供成功案例。