贝雷梁在地铁工程施工中的应用分析

李翠雅

（中铁二十二局集团轨道工程有限公司，北京 100040）

0 引言

随着国家推进城镇化进程，城市人口不断膨胀，给城市交通带来巨大压力。由于城市轨道具有对地面交通干扰小、运量大、便捷高效等诸多优点，因此许多城市大力推进城市轨道交通建设，在近年来得到了快速发展。城市轨道交通，施工场地周边管线众多复杂，往往需要对既有的管线进行迁改，有些尚需在地铁完成之后再进行回迁，反复的迁改不仅造成较长工期和经济的浪费，而且对本来就很紧张的城市用地和城市通行产生更大的影响。在这种情况下，结合实际，对于一些管线采用原位悬吊的方式解决问题，效果会更好。管线悬吊可以采用型钢、钢梁、钢筋混凝土梁等多种形式，由于贝雷梁拼装快捷、通用性强、安全系数高、承载力高、施工方便、成本低等优点而被广泛采用。本文以成都地铁5 号线骑龙站管线悬吊工程为背景，以贝雷梁作为荷载承受主体进行管线保护，对采用贝雷梁管线悬吊方案的主要内容进行论述，为类似工程提供借鉴。

1 工程概况

成都地铁5 号线工程线路北起成都市新都区香城大道南侧的商贸城北站，终于正公路南侧回龙路站，线路全长49km，全线共设车站41 座。12 标段骑龙站位于剑南大道和华府大道十字路口，设计为岛式车站，采用单柱双跨地下二层现浇框架结构，结构标准段宽度21.1m，车站总长389m，设4 个出入口和两组风亭（见图1）。骑龙站基坑标准段深度16.4m，围护结构为围护桩+喷锚+钢支撑支护方式。在剑南大道和华府大道交叉位置采用盖挖法施工，其余采用明挖法施工（盖挖区域横断面详见图2）。

图1 骑龙站总平面图

图2 骑龙站盖挖区域横断面图（单位：mm）

根据成都市政设计院提供的骑龙站管线综合设计图，盖挖区两侧管线众多横跨主体基坑，DN800 自来水管线位于盖挖区南侧，材质为钢管，东西方向横跨基坑，跨度为25m，埋深2.2m。管线如采用迁改的方式，则需要绕基坑至对面既有位置碰口，绕行路径远、施工周期长，需要占道施工作业，而且在车站施工完毕后仍需回迁至原位，经综合分析论证并报相关部门审批，决定采用原位悬吊进行保护。

2 悬吊方式选择

DN800 自来水管线跨越基坑位置跨度为25m，跨度较大，中间不具备临时支撑条件，工字钢悬吊无法实现大跨度的悬吊；选用混凝土梁可以满足跨度要求，但工期较长且管线恢复后还需破除，造价过高；采用贝雷梁方式悬吊不仅跨度上能满足要求，而且拼装拆除简捷、造价较低、经济实用，综合分析论证，决定选用贝雷梁悬吊方式。贝雷梁采用国产的“321”贝雷片拼装而成，具有结构简单、运输方便、架设快捷、载重量大、互换性好、适应性强的特点。贝雷片由上、下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成，上下弦杆的端部有阴阳接头，接头上有杵架连接销孔，标准节长为3m，高1.5m，宽0.45m，根据跨度选择相应的调整节能够满足现场要求[1-2]。

3 方案设计

3.1 布置形式

DN800 自来水管线采用贝雷梁进行悬吊，贝雷梁直接两端坐落在车站围护结构冠梁上，并用U 型卡将贝雷梁固定在冠梁上；在自来水管线外侧包裹一层麻袋，用钢丝绳将自来水管线悬挂于贝雷梁下方，钢丝绳间距为2000mm。贝雷架选用单层双排型贝雷梁，钢丝绳选用6×7+FCφ10mm 钢丝绳[3]。

3.2 贝雷梁选型验算

3.2.1 贝雷片设计参数详见表1。

表1 贝雷梁物理几何指标（交计发[1998]23 号文）

（1）每片贝雷梁重量：270kg。

（2）DN800 给水管重量：702kg/m。

（3）计算跨度：25m。

3.2.2 荷载计算

（1）DN800 给水管自身荷载：

（2）DN800 给水管管中水荷载：

（3）两排贝雷梁自重荷载：

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

（4）线荷载组合：

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

（5）贝雷梁安装拆除考虑两个人作业，荷载：

q4= 100×2×10÷1000 = 2000N

3.2.3 结构检算

（1）抗弯检算

单片贝雷片抗弯承载力[M]=788.2kN ⋅m

单片贝雷片抗剪承载力[V]=245.2kN

考虑荷载分项系数为1.35，跨中最大弯矩：

满足要求。

（2）抗剪性能检算

最大剪力为：

（3）挠度验算

双排单层贝雷片截面抵抗矩I= 500994.4cm4

跨中最大挠度：

满足要求。

故选用双排单层贝雷梁满足施工安全要求。

3.3 钢丝绳选型

采用两根钢丝绳八字形吊装，钢丝绳水平角度控制在45°。

贝雷梁自重荷载标准值:

贝雷梁自重2.6×25=65kN

安全系数取3.5，单根钢丝绳承受荷载

查阅《重要用途钢丝绳》（GB 8918—2006）的表9（详见表2），选用1960MPa 6×7+FCφ10mm 钢丝绳，承载能力为65.1kN>62kN，满足要求。

表2 钢丝绳选用表(6×7+FC6×7+IWS 6×9W+FC6×9W+IWR)(力学性能)

4 管线悬吊施工

4.1 施工工艺流程

人工挖槽确定管线位置—包封破除、管线前期防护—管线土方开挖—贝雷梁安装施工—悬吊保护管线—管线监测—悬吊保护拆除。

4.2 自来水管线土体开挖

4.2.1 土方开挖前，人工探挖出管线位置。

4.2.2 管线上部土体及两侧土体采用机械开挖，挖至距管线外皮0.3m 时改用人工开挖，根据管线综合图进行人工挖探孔，开挖时要小心，用铁锨轻轻挖掘，不得用镐。发现土质发生变化时改用木钎将覆盖物清除干净，并确定管线实际埋深及走向，根据实际情况调整管线综合图，以便后期施工不损坏地下管线。

4.2.3 管道穿过冠梁时，在冠梁绑钢筋的过程中，采用长方体竹胶板对管线进行保护，之后再浇筑冠梁混凝土，长方木盒尺寸为1000mm×1000mm。

4.3 贝雷梁安装

4.3.1 冠梁浇筑混凝土前，预埋螺栓，并且要保证其位置的准确。混凝土达到设计强度的75%后，进行贝雷梁架设施工。

4.3.2 贝雷梁施工安装时注意对管线的保护，严禁施工机械接触管线。管线悬吊选用2 排单层不加强型贝雷梁，尺寸为1.5m×0.45m×3m。在两端基础上进行测量放样，定位出贝雷梁准确位置。使用吊车对贝雷梁进行架设，贝雷梁两片分为一组，吊车吊运安装贝雷片，准确就位后固定在基础上。

4.4 管线悬吊

4.4.1 挖除自来水管线下土方时，按钢丝绳吊环间距间隔清除管线下方土方，隔一挖一，掏槽开挖采用人工开挖，开挖过程中尽量减少对开挖面两侧土体的扰动，防止管线沉降导致损坏（见图3）。

图3 管线下土方挖除示意图

4.4.2 土体挖至管底后即刻进行管线悬吊，防止因个别钢丝绳未将管线拉紧导致管线沉降而造成损伤。

4.4.3 贝雷梁架设完成后，在管线下侧使用钢丝绳对管线进行悬吊，间距2000mm，在钢丝绳与管线之间垫麻袋，将管线悬吊在贝雷梁上（见图4）。

图4 管线悬吊示意图（单位：mm）

4.4.4 贝雷梁架设完成后，进行钢丝绳的悬挂，采用紧线器将钢丝绳拉紧，用绳卡锁住。根据前述计算的挠度值再次调整钢丝绳长度以消除贝雷梁的挠度对管线的影响。

4.5 管线监测

4.5.1 监测项目

监测项目主要有施工期间的管线沉降监测，贝雷梁位移监控。

4.5.2 监测方法

在贝雷架和管线上布设沉降位移观测点。沉降和位移量测主要采用全站仪采取初始值，作为沉降观测的基准值，量测各测点与基准点之间的相对高差。此次所测高差与上次所测高差相比较，差值即此次沉降值；此次所测高差与初始高差相较，差值即累计沉降值。日沉降量≤2mm，累计沉降量≤10mm。

4.5.3 监测点布设

（1）地表沉降监测点的埋设

地表沉降测点在基坑外两侧3m 处，燃气管线上方各埋设一个沉降监测点。测点要用φ140 的钻机或水钻将地面硬化层钻透，随即打入作为监测点的钢筋，使钢筋与土体结为整体，可随土体的变化而变。为了避免车辆对测点的破坏，打入的钢筋要低于路面2cm 深度，且上面设置钢保护盖，保护测点，同时在测点处填上细砂。

（2）贝雷梁沉降位移监测点的布设

土方开挖前、安装贝雷梁时，在贝雷梁的中顶部安装一个沉降位移观测标，作为贝雷梁及燃气管线的沉降及位移监测点。

5 结语

DN800 自来水管线悬吊保护自2017年3月开始实施，2018年1月贝雷梁悬吊体系拆除，在此期间自来水管线未发生沉降、变形预警，安全平稳度过，达到了管线悬吊预期目标，确保了施工正常进行。贝雷梁对管线的变形、沉降控制效果非常好，此悬吊方案的成功实施为同类型管线悬吊保护施工积累了经验，同时为类似管线保护施工提供成功案例。