管线悬吊施工方案

平安大街站管线悬吊保护施工方案

    1 编制依据

1.1石家庄市地铁1号线平安大街站主体结构设计图纸；

1.2 石家庄地铁1号线平安大街站管线改迁平面图；

1.4石家庄地铁1号线04标段管线现场调查资料；

1.5《钢结构设计规范》GB 50017-2003 

1.6《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

1.7国家及石家庄市现行相关规范及规程

2 工程概况

石家庄市地铁1号线平安大街站位于中山东路与平安大街交口处，沿中山路方向路中布置。车站中心里程为K10+785.7m，长248.95m，宽21.7m，为地下两层岛式站台车站，车站共设4个出入口与2组风亭。由于平安大街下方管线较多，受管线影响该车站方案采用车站中部单层暗挖，端头两层明挖的形式，出入口及风亭与车站相接处采用暗挖。车站结构二层三跨箱型结构，基坑围护采用直径800@1300钻孔灌注桩，桩长22.1m。暗挖段里程范围为K10+761.700～K10+809.700，长度为48m，为单层三跨拱顶曲墙复合衬砌结构，采用洞柱法施工。

2.2 现有通信管线概况

平安大街站在施工过程中，有多束正在使用的通信管线横穿车站结构，按平安大街站管线改移设计图纸要求，需对此管线进行悬挂保护后穿过车站。通信管线横穿构筑物位置及管线数量见下表。

现场管线调查照片如下：

     照片1                       照片2

        照片3                    照片4

照片5                      照片6

3 管线悬吊保护方案设计

3.1 管线穿越冠梁施工措施

通过现场实测，管线管顶标高高于冠梁底标高，管线从冠梁中间穿过，在冠梁绑钢筋的过程中，采用钢板焊接成长方体对通信管线进行保护，之后再浇注混凝土。管线的保护钢板厚度为20mm，长方钢筒尺寸分别为500mm

×500mm×800mm 。如下图：

管线保护槽钢断面图

3.2 管线穿越基坑内管线悬吊措施

根据平安大街站管线调查情况、管线重量及管线跨度，选用2根I25a 工字钢作为主梁，为保证主梁的受弯稳定性要求，选用［20a槽钢对工字钢上下表面进行横向连接，槽钢间距为1m；选用Φ20mm圆钢作为吊杆及［12槽钢作为托杆进行悬吊保护，在圆钢与槽钢形成的框内用10mm厚的木板形成封闭空间，将管线保护在封闭空间内。见“管线悬吊横断面图”

工字钢沿管线正上方布置，吊杆及托杆每间隔 1m分布；托杆与工字钢顶部用点焊固定到工字钢上；吊杆上设10cm丝扣，用双螺母将吊杆与托杆进行连接。见“管线悬吊平面图和纵断面图”，“槽钢连接方法图”。

工字钢两端坐落在与地面齐平的冠梁上，与冠梁上的钢板进行焊接。如冠梁顶标高低于地面标高，用与冠梁同标号的混凝土制作100cm×80cm的混凝土基础，基础高度根据冠梁标高与地面标高确定。当基础高度高于10cm时采用钢筋混凝土制作，主筋采用Φ20mm的螺纹钢筋，间距10cm；箍筋采用Φ12mm的螺纹钢筋间距20cm。详见“基础钢筋布置图”。

根据平安大街站现场通信管线走向，在冠梁施工时，在冠梁顶面预埋800mm×400mm×20mm的钢板，预埋钢板与冠梁钢筋进行机械连接。

根据平安大街站结构图，平安大街站主体工程通信管线跨度为 21.9m和23m，另外，工字钢伸入冠梁每边 80cm，型钢体系总长23.5m和24.6m m，由于工字钢长度为，故需用2根12m两段工字钢进行连接来形成钢梁体系；横穿1号风亭24.6m和25.9m管线，采用2根12m、1根1.9m三段工字钢连接来形成钢梁体系；横穿2号风亭30.1m管线，采用2根12m、1根6m三段工字钢连接来形成钢梁体系；其余通信管线跨度小于12m，采用1根I25a工字钢直接落在冠梁上。

两段、三段工字钢连接时，采用夹板螺栓连接和焊接相结合的连接方式。加工时，首先对两块工字钢端面对接缝隙进行焊接，再从两侧进行夹板螺栓连接，夹板钢板厚18mm，600mm×190mm，螺栓孔孔径 20mm。工字钢上下面均使用一块 116mm×660mm×18mm的钢板加强焊接；见“I25a工字钢连接方法图”。工字钢对接时设置预拱度，其值可取计算挠度值的50%。

管线悬吊平面图和纵断面图

3.3 计算论证

根据悬挂保护管线的重量及跨度，选以横穿车站主体，跨度为21.9m的管线为代表进行计算论证，在管线悬吊保护中，需要计算论证的是：

①吊杆受拉是否满足要求；

②托杆受弯及受剪是否满足要求；

③I25a工字钢容许内力是否满足要求；

④是否满足挠度要求。

3.3.1钢材检算物理力学性能指标

（1）钢材弹性模量E=2.06*105N/mm2；

（2）普通Q235钢材强度设计值：抗拉抗压和抗弯f=215 N/mm2，抗剪125 MPa；

（3）普通Q235钢材挠度变形允许值［w］=L/400；

（4）I25a工字钢线密度：38kg/m，［12槽钢线密度：12.059kg/m，［20a槽钢线密度：22.63kg/m，Φ20mm圆钢线密度：2.47kg/m。

3.3.2构件受力检算

⑴荷载自重

在受力检算过程中，荷载分项系数采用1.2，动力系数采用1.1。根据现场调查管线数量及型号计算得：

通信管线自重：50 Kg/m。

通过计算得：

一个吊篮吊杆自重：（2.1×2+0.5）×2.47=12 Kg；

一个吊篮［12槽钢自重：0.7×12.059=8.44 Kg

一个吊篮封闭木板自重：0.57×5×0.01=0.03 Kg

⑵吊杆受力检算

吊杆在对横穿D出入口风道的电力管线进行悬吊时受拉最大，单根吊杆受力为：（50+12+0.03）/2×1.2×1.1×10/1000=0.41KN。

根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002）查得：

圆钢受拉强度为210N/mm2， 单根Φ20mm圆钢最大承受拉力为：210×3.14×20×20/4=65.94KN。

综上所述，采用Φ20mm圆钢作为吊杆满足要求。

⑶托杆受力检算

根据托杆受力分析可知，在与吊杆连接处为弯矩最大处，I25a工字钢处为剪力最大处，分别对该两处进行弯矩和剪力进行计算。

托杆受力与吊杆受力同时最大，即

F=（50+12+0.03）/2×1.2×1.1×10/1000=0.41KN。

查表得［12槽钢

Iy=38cm4 ，  Sx=36.4cm3 ，W=23.9cm3

Ix：Sx=10.7cm ，  d=5.5mm

弯矩：M max=Fl=0.41*0.1=0.041KN.M

σmax= Mmax/Wx=41×103/23.9×103=1.7 N/mm2< f=215 N/mm2

处剪力：Qmax= F=0.41KN

据此校核剪应力强度

τmax=Q*Sx/(Iy *d)=0.41×103×36.4×103/(38×104×5.5)=0.01MPa<[τ]=125MPa

经上计算，采用［12槽钢作为托杆满足要求。

⑴ 工字钢受力检算

工字钢受力分析将其看作简支梁，悬吊管线看作作用与工字钢上的均布荷载。

①工字钢弯矩和剪力检算

由简支梁受力分析可知，跨中处为最工字钢弯矩最大处，支座处为剪力最大处，分别对该两处进行弯矩和剪力进行计算。

单根I25a工字钢承受重量为

q=（38+50/2+12/2+8.44/2+0.03/2）×1.2×10/1000=0.876KN/m。

查表得I25a工字钢

Ix=5017cm4 ，  Sx=230.7cm3 ，W=402cm3

Ix：Sx=21.7cm ，  d=8mm

跨中弯矩：M max=ql2/8=0.876*21.92/8=52.5KN.M

σmax= Mmax/Wx=52.5×106/402×103=131 N/mm2< f=215 N/mm2

支座处剪力：Qmax= ql/2=0.876*21.9/2=9.6KN

据此校核剪应力强度

τmax=Q*Sx/(Ix *d)=9.6×103×230.7×103/(5017×104×8)=5.5MPa<[τ]=125MPa

由此可知工字钢内力满足要求。

②工字钢挠度计算

对于均布荷载，其跨中扰度最大。

=

= （5×0.876×103×21.94）/(384×2.0×1011×5020×10-6)

=26mm<27700/400=69.25 mm。

由此可知工字钢挠度满足要求。

③结论

   从计算结果来看，工字钢内力小于其容许内力；管线挠度较小，满足施工需要。

3.4平安大街站管线悬吊保护工程量

详见“平安大街站管线悬吊保护工程数量表”

平安大街站管线悬吊保护工程数量表

4.1 施工顺序

第一阶段为管线安装悬吊保护阶段，施工流程如下：

冠梁施工→管线位置土方人工开挖至管线以下0.5m→进行工字钢加工、吊装到位→焊接吊杆及托杆。

第二阶段为工字钢拆除和恢复阶段，施工流程如下：

对工字钢底以下回填基层进行处理→拆除工字钢→恢复原有路面。

4.2 工字钢施工

4.2.1 施工准备

（1）工字钢构配件准备

工字钢拼装前应对相关配件进行清点验收，全部构配件点收数量无误，符合安装要求后，分类堆放在指定场地内，以便现场拼装。

（2）人员准备

工字钢安装计划安排一个班组，共计16人。具体情况见表1。

表1  人员计划表  

计划投入1台25T吊车。

4.2.2 施工顺序及方法

(1)工字钢的加工在堆放场地内进行。

(2)将已经施工完成冠梁顶附近的杂物清理干净，以利工字钢的安装。

(3)冠梁强度达到85%以后，在冠梁顶预埋钢板上依据管线走向进行架设工字钢。工字钢架设完毕后，即可安装吊杆及托杆，固定管线。

5管线保护

（1）详细阅读、熟悉掌握图纸提供的地下管线资料，现场实际勘察管线情况，并在工程实施前组织各管线产权单位相关负责人参加的配合协调会议，进一步收集管线资料，在此基础上，对影响施工和受施工影响的地下管线进行勘探，并详细记录。

（2）管线保护及拆除工作实施前，向管线产权单位提出监护的书面申请，办妥手续，并将具体实施方案向相关施工人员进行详细的交底。

（3）管线保护及拆除工作实施前，对参与本工程施工的职工进行“保护公用事业管线重要性及损坏公用管线危害性”的宣传教育，组织学习市、局、公司颁布的关于保护地下管线的有关法规、制度、规定等相关文件，并严格遵守。

（4）施工过程中发现管线现状与交底内容不符或出现直接危及管线安全等异常情况时，立即停止施工，并通知建设单位和管线产权单位负责人到场研究，商议补救措施，在未做出统一结论前，不得擅自处理或继续施工。

（5）施工过程中，对可能发生意外情况的地下管线，事先制定应急预案，配备好抢险器材，做到防患于未然。

（6）一旦发生管线损坏事故，立即按照上报程序向上级部门和建设单位汇报，同时通知管线产权单位或相关单位，积极组织抢修工作。

（7）对人为原因造成的损坏地下管线事故，按“四不放过”的原则进行处理。

6 安全保证措施

我公司的安全管理理念是“大安全理念，人人都是安全监督员”，严格执行国家、部、石家庄市有关主管部门颁发的相关法律、法规及轨道交通有限责任公司下发的安全文明施工的管理办法。实行全员抓安全，并在工人中设置安全协管员来协助工作，真正做到安全可控，管理有效。具体安全保证措施如下：

（1）积极主动走访有关职能部门,尽可能收集有关管线的资料。 

（2）派专人对施工现场地下管线进行勘测调查，确切掌握通信管线的准确要素（埋深、走向、管径、管材）。如发现现场情况与设计图纸不符时，绘出有关管线图纸,作为施工中管线迁拆或保护的依据。

（3）对管线设施的位置做出明确的标识，标识宜有管线材质种类、埋深等具体数据。标识形式可结合具体情况，采用标识牌、标识旗、标识物、标识线等方法进行标识。

（4）管线悬吊施工安排在晴天进行，严禁雨天进行悬吊施工；管线悬吊结构经管线主管部门检验合格后，方可进行下部土方开挖。 

（5）采用人工开挖土方，避免大型机械开挖时造成的管线破坏；结构完成后，根据产权单位的要求及时恢复管线的位置，土方回填时，管线附近采用人工夯实。 

（6）在悬吊过程中，开槽穿插下底梁，使悬吊点施加少量预紧力。分段跳槽开挖管线下部的土体，逐渐把管线的重量转移到工字钢上，避免承重结构的突然加载。

（7）在施工过程中，及时向管线权属单位通报工程进展、管线设施保护等方面的信息，加强双方的过程配合。

（8）在基坑的钻孔灌注桩施工时，避开管线，先挖槽暴露出管线的准确位置，下钢护筒伸到管线下，再开始钻孔作业。

（9）按照规定采取必要的安全防护措施，不得擅自用明火，电、汽焊施工应有专人负责，保证作业人员和通信管线的安全。

（10）设置专人对悬吊管线进行值守，防止外来人员、施工机械无意中对管线造成破坏。涉及到管线部位的结构施工，在施工前首先进行技术交底，重点强调对管线的保护工作。并安排专人巡视钢结构焊缝及连接情况，发现问题及时上报，采取解决措施。

（11）现场作业人员需佩戴安全帽、防护手套、防护目镜等安全防护劳动用品，同时遵守相应的安全操作规程。

（12）提高全体施工人员对管线保护重要性的认识，在施工中自觉保护管线。在进行管线悬吊施工前和施工过程中，及时做好技术交底，通知管线产权单位，并做好完工后的巡查工作。

（13）对机械操作人员进行专门的安全技术交底，在进行材料的垂直和水平运输时需要有专人指挥吊装作业，以保证管线的安全。