地铁施工对地下管线的破坏型式及其保护策略分析

地铁施工对地下管线的破坏型式及其保护策略分析

程亚平

北京城建设计发展集团股份有限公司北京100045

摘要：城市轨道交通兴建，不可避免地对周边环境产生影响，其中地下管线特别是污水管道极易因变形过大而被破坏，为控制和减小这种影响，必须做好保护工作。在工程实践中，应做好管线现状调查、评估等工作，合理确定安全风险等级，选择合适的地铁施工方法、管线保护措施，切实保证整个项目顺利实施。

关键词：地铁施工；地下管线；管线保护

引言

对地下管线及其破坏型式进行探讨，分析了地铁施工中对地下管线的保护策略，并围绕某地区地铁6号线某站点项目展开论述，详细研究了该工程的管线保护方案及管线保护注意事项。

1.地下管线及其破坏型式

1.1地下管线简介

地下管线是城市的“血管”，为居民日常生产生活提供着各种能源，其种类繁多、结构复杂，分为管道和电缆线两大类，并可根据不同的用途进一步细分，比如管道包括有重力管道（排水管道）、压力管道（给水管道、燃气管道、热力管道、工业管道），电缆线包括有电力电缆、电信电缆。

1.2地下管线破坏型式

城市地铁开挖施工，必然引起周边土体状态变化，相应的管线极易出现破坏问题，基于管线类型的不同，破坏型式也较多，如：根据管线接头两端是否能协调变形，可将其分为柔性、刚性管线两种，相应的破坏型式也分为管段的应力破坏、接头的变形破坏（见图1）。

图1.地下管线破坏模式：

第1类破坏型式以柔性管线为主，接头两侧可协调变形，则在一定外部作用力下会发生弯曲变形，若应力过大，则管材会屈服，表面会出现大小不一的裂缝。第2类破坏型式以刚性管线为主，接头两侧不可协调变形，接头位置易出现较大变形，甚至出现严重破损。

2.地铁施工中对地下管线的保护策略

2.1管线现状调查

根据地铁地下管线事故实际发生情况来看，未能准确定位管线是一大重要原因，对此，做好前期管线调查工作十分重要，主要调查内容包括：（1）管线权属单位、铺设时间与方法、用途、材质、接头类型；（2）管线横断面形状、尺寸、管壁厚度、抵抗外界影响能力；（3）管线埋深及其与车站结构空间位置关系；（4）管线周边地层情况；（5）管道内气/液体工作压力；（6）地铁车站、隧道施工方法。管线现状调查方法包括初查（查询相关资料、现场踏勘）、详查（采用多种物探方法探测施工影响范围内的地下管线）、补查（部分隐蔽管线点，打探洞或挖探坑人工探测）。

2.2管线现状评估

基于管线调查结果，可对管线现状进行评估，确定管线安全现状、控制标准，目前国内主要采用经验控制标准，根据实践与相关研究，建议以管线垂直、水平变形值反映管线的安全状况，或是近似用对应地表处变形值作为管线安全状况判定依据。

2.3管线安全保护策略

主动措施：此措施主要是通过合理选用开挖施工方法、支护措施等，减小施工对土体的扰动，达到管线保护的目的。2）被动措施：此措施主要是通过各种手段提高管线及周围地层的承载能力，包括：衬管法、隔离法、支撑法、悬吊法、卸载法、注浆加固法等等，对于部分无法把握的管线可采取暂时或永久改迁的方法。3）管线监测：管线监测方案主要有直接观测法和间接观测法，前者直接在地下管线上设测量装置，数据直观；后者是测量管线正上方地表沉降，以此预测地下管线沉降，简单易行但精度不高，可用于一些不太重要的管线。

3.案例分析

3.1工程概况

某地区地铁6号线一、二期工程的某个中间站，位于中柏大道与枇杷巷交叉路口处，沿中柏大道南北向布置。车站为岛式车站，标准段宽度为21.1m，车站长度267.5m，车站顶板覆土为2.72--3.34m，为盾构接收站，采用明挖顺筑法施工，车站主体基坑围护结构采用∮1200mm@2200mm钻孔灌注桩+3道∮609mm16mm钢支撑，喷射150mm厚C20早强混凝土，桩顶设置钢筋混凝土冠梁。

3.2管线调查概况

工程施工前由业主组织产权单位对工程建设范围内管线进行勘查，初步调查出地下管线情况如下：雨水管d500钢筋混凝土承插管21m，雨水管d600mm钢筋混凝土承插管32m，雨水管d300mm雨水口联络管260m，污水d300mm钢筋混凝土承插管30m，污水d400mm钢筋混凝土承插管112m；D530mm钢管套d400mm钢筋混凝土钢承插口管19m，D820mm钢管套d500mm钢筋混凝土钢承插口管45m，∮1000mm雨水渠66m，井筒7座，双箅雨水口23座，∮1000mm圆形混凝土雨水检查井7座，∮1250mm圆形混凝土雨水检查井1座，∮1000mm圆形混凝土污水检查井11座。

3.3管线保护方案

经过对现场进行了实地踏勘及调研后，比对综合管线图，对部分管线位置开设样洞，摸清了地下管线的全部走向，完善了管线档案资料，根据现状管线不同的管线性质、走向、埋深、各管道材料情况，分别采取行之有效的保护措施。

1）施工前：委托专业物探单位探测地下管线，开工动土前，在管线周边人工开挖探坑，确认其埋深和走向，在管线转角处，需找到转角位置，明确角度变化后管线的走向，摸清各管线的管位和走向。2）施工过程中：在各管线位置插警示牌，标明管线名称、走向、埋深等，在管线周边两米范围内设置警戒区域。在进行沟槽开挖时，管线保护员、施工员随时监测，并指挥操作。在整个开挖过程中，各岗位均要有人到位，严禁擅自离岗。3）管线监测：按每20m布设管线变形监测测点，对于地下雨污水管设置抱箍式管体监测点（见图2），用扁铁紧贴管线周围做一抱箍，抱箍正上方焊接测杆，采用DN20钢管固定在抱箍上保护测杆，测杆另一端伸出地面，钻孔内填筑沙土。通过水准仪测量探杆地面伸出端的沉降，确定雨污管道管体的沉降量及倾斜量[1]。

图2.抱箍式管体监测点设置示意图：

3.4管线保护注意事项

1）结合以往经验，违章作业是管线事故的第1影响因素，管线保护必须深入落实地下管线组织措施，邀请相关单位协助该工程建设，工程现场的项目部管理人员与施工人员需全程在岗，构成地下管线监护体系；2）在工程施工过程中，需严格遵循管线探坑施工方案的要求组织施工，各项目部负责人需明确操作流程与规范，严格监管；3）管道与施工便道的安全距离0.5m，并在便道周边设置安全警示带；4）施工作业时，尽量选在天气晴朗的白天进行；5）若在施工中发现不明管线，需立即停工整顿，上报管线单位优化方案。

结论

文章主要针对地铁施工对地下管线的破坏型式及其保护策略方面进行了分析，希望能够给相关人士提供参考价值[2]。

参考文献

[1]高丙丽，任建喜.地铁施工邻近管线安全风险评估研究[J].现代隧道技术，2016（3）：118-123.

[2]吴贤国，曾铁梅，张立茂，等.地铁施工邻近管线安全风险管理研究[J].铁道工程学报，2018（9）：127-132.