地鐵施工臨近管線安全管理及評價標準研究

吳賢國，張立茂，陳躍慶，余群舟，覃亞偉

(華中科技大學土木工程與力學學院， 武漢 430074)

地鐵施工臨近管線安全管理及評價標準研究

吳賢國，張立茂，陳躍慶，余群舟，覃亞偉

(華中科技大學土木工程與力學學院， 武漢 430074)

基于《地鐵工程施工安全評價標準》國家標準編制項目的支持，對地鐵工程施工臨近地下管線安全管理及評價進行研究，確定地鐵施工臨近地下管線安全風險管理的工作內容與要求，分析臨近地下管線的調查內容、調查步驟及其變形控制標準；將地鐵施工誘發臨近管線安全風險劃分為五個等級，提出不同安全風險等級下地下管線的保護措施；并在此基礎上建立地鐵工程施工臨近管線安全管理體系及評價標準。

地鐵施工；地下管線；安全管理；評價

1 概述

當前我國正處于城市軌道交通建設新高潮，已經成為世界上最大的城市地鐵建設市場[1-2]。隨著城市化進程加快，城市地下管網日益復雜，隧道施工將難以避免地穿越地下管線。當隧道下穿地下管線時，會造成土層擾動而影響管線安全，當地層位移過大時，甚至會造成管線損壞，進而引發電力中斷、煤氣泄漏等事故，威脅人民生命及財力安全[3-5]。如2007年2月5日，南京地鐵2號線漢中門到上海路隧道區間發生滲水塌陷事故，造成天然氣管線破裂爆炸，事故導致附近的5 400戶居民停水、停電、停氣。

于2012年6月1日起實施的國家標準《地鐵工程施工安全評價標準》(GB50715—2011)明確提出，地鐵工程施工環境安全管理評價作為地鐵工程施工安全評價體系中的重要內容之一，環境安全評價包括地下管線，周邊建(構)筑物，工程地質和水文地質3個評價項目[6-7]，這體現了對地鐵工程施工對環境及地下管線安全管理的重視。

本文基于《地鐵工程施工安全評價標準》國家標準編制項目的支持，并根據所承擔的武漢地鐵、沈陽地鐵、鄭州地鐵等地鐵施工安全監控工作的實踐經驗，明確地鐵工程施工臨近管線安全管理的內容、方法和要求，提出地鐵工程施工臨近管線安全管理體系及其評價標準。

2 地下管線安全管理

地鐵工程施工過程中會遇到眾多的地下管線，包括水、電、氣、熱、通訊等多類管線的干線與支線等，這些管線是一定區域內單位和居民生產生活的重要保障。同時，這些地下管線由于功能、管線類型和管材、鋪設方法、埋置深度、埋深年代、接頭形式、修建標準的不同，其抵抗外界影響的能力和造成損壞的原因也不同。地鐵工程施工中若對地下管線造成損壞，不僅影響一定區域內單位和居民生產生活，也會對地鐵工程施工帶來重大安全隱患或事故。因此應對工程影響范圍內地下管線進行現狀調查與評估，形成調查報告并制定專項保護措施。

地下管線安全管理主要內容包括：(1)管線現狀調查；(2)管線現狀評估；(3)管線保護安全等級確定；(4)管線安全保護控制措施。

2.1 管線現狀調查

地鐵施工實際誘發工程事故的往往是一些年代久遠的地下管線，這些管線年久失修，且滲漏嚴重，在建設時根本沒有設計圖紙，很難進行準確定位。地鐵施工臨近地下管線的現狀調查是管線安全管理的基礎工作[11]。從保證地下管線安全和地鐵工程本身安全2個方面考慮，應對地下管線各相關指標做全面而詳細的調查，管線現狀調查內容和調查步驟如表1所示，其中，管線現狀調查應重點涉及管線權屬單位、橫斷面形狀等8個方面內容，管線調查步驟包括初查、詳查及補查3個環節。

表1 管線現狀調查內容與調查步驟

2.2 管線現狀評估

管線現狀評估是在管線調查的基礎上，確定管線的安全現狀和控制標準，其中重點工作是明確管線控制標準及其確定方法。

目前，國內外學者對地下管線安全控制標準的研究較少，尚未形成統一的標準。當前國內外采用的地下管線控制標準有管線垂直和水平變形、管線接頭轉角與脫開、管線應變方面的控制標準[8-10]。目前國內主要采用經驗控制標準，部分地區結合自身實際制定有地方標準，如下所述。

(1)《地下鐵道工程施工及驗收規范》(GB50299—1999)、《城市工程管線綜合規劃規范》(GB50289—1998)等標準給出：煤氣管線的變形、沉降或水平位移不能超過10 mm，位移速率不超過2 mm/d；自來水管線的變形、沉降或水平位移不能超過20 mm，位移速率不超過5 m/d。

(2)上海市政部門規定：煤氣管線的位移允許值為10～15 mm，自來水管線位移允許值為30～50 mm。

(3)湖北省地方標準《基坑工程技術規程》(DB42/159—2004)給出規定要求，煤氣管道：沉降或水平位移不應超過10 mm，位移速率連續3 d不應超過2 mm/d；供水管道：沉降或水平位移不應超過30 mm，位移速率連續3 d不應超過5 mm/d。

(4)北京地鐵、重慶地鐵等相關技術標準規定：管線部位的地表最大斜率2.55 mm/m。

(5)《廣州地區建筑基坑支護技術規定》(GJB02—98)規定：柔性(承插式)接頭水管接頭間局部傾斜值不大于0.25%；剛性(焊接)接頭水管接頭間局部傾斜值不大于0.6%；剛性(焊接)煤氣管接頭間局部傾斜值不大于0.2%。

(6)德國建筑標準規定：管線允許水平變形為0.6 mm/m，容許傾斜變形為1～2 mm/m。

根據現有的研究和標準可以看出，目前的控制標準涉及管線位移變形、管線接頭變形、管線應變等方面，但考慮因素各有不同，缺乏系統性。

基于目前國內外控制標準及工程實踐，建議管線變形控制標準應在考慮管線用途和使用情況的基礎上，采用管線垂直和水平變形值來反映管線的安全狀況比較合適，主要原因是：(1)城市地下管線埋深較淺，管線不均勻沉降和水平變位是導致管線發生接頭轉角、脫開和出現應力應變最直接的原因；(2)在地下管線變形監測中，很難直接監測或獲得管線接頭轉角值或彎曲應力值，施工中常用的直接監測法和間接監測法所監測的數據一般均為管線垂直和水平變形值。因此，采用垂直和水平變形值來判斷管線的安全狀況更具代表性。同時，由于地下管線埋深通常在1.5 m以內，可以認為管線對周圍土體的移動沒有抵抗能力，即可近似用對應地表處的變形值作為管線安全狀況判定的依據[11]。

2.3 管線保護安全等級確定

確定管線保護的安全等級首要和主要工作是確定管線保護的安全等級，管線安全風險等級劃分主要可考慮管線變形、管線的用途、管線運行狀況因素。文獻[13]依據《生產安全事故報告和調查處理條例》第三條，根據地下管線事故影響范圍和事故嚴重程度，可以將地下管線事故分成特別重大(Ⅰ級)、重大 (Ⅱ級)、較大(Ⅲ級)和一般(Ⅳ級)四個級別。文獻[5]根據風險綜合指數將隧道施工鄰近管線的風險等級劃分為低度、中度、高度和極高度四個等級。本文將“安全”這一級也加入到安全風險等級范圍內，同時，結合現有標準和大量工程實踐，將臨近管線安全風險等級劃分為五級。表2為地鐵施工誘發臨近管線安全風險等級劃分及狀態描述，其中主要明確了對變形要求高且安全風險高的煤氣管線和給排水管線控制標準。

2.4 管線安全保護控制措施

對于不同安全風險等級的地下管線需采取不同保護措施。表3為不同安全風險等級的地下管線保護措施。

表2 臨近地下管線安全風險等級劃分及狀態描述

表3 不同安全風險等級的地下管線保護措施

3 地下管線安全管理評價

地下管線安全管理評價是對地下管線安全風險管理的具體實施方案及執行情況進行評價，判斷地下管線安全保護措施的及時有效性。結合《地鐵工程施工安全評價標準》(GB50715—2011)的編制工作，對于地下管線評價要求應包括地下管線調查、地下管線影響2個分項[6]。

(1)地下管線調查評價

地下管線調查評價應符合下列規定：應有工程影響范圍內地下管線的調查報告；地下管線應按危險程度列表，并應制定專項保護方案，方案應經審批或論證。

(2)地下管線影響評價

地下管線影響評價應符合下列規定：地鐵工程施工引起的地下管線改遷應制定專門的方案；施工過程中，應對地下管線進行巡查和監測，并應有巡查和監測記錄；應有對突發情況的應急預案。

基于上述分析，構建地鐵工程施工臨近地下管線安全管理評價標準，如表4所示。為了實際評價過程中發現問題和不足，提高評價警示作用，臨近地下管線安全管理評價實施過程中采用單項扣分法的形式，對于不符合要求的酌情扣除相應分數。地鐵施工安全管理水平劃分為合格和不合格兩個等級，一旦不合格便應勒令整改。其中，合格條件為：分項評價表實得分應≥70分。經過地鐵施工安全管理評價，可發現地鐵施工安全管理制度不健全、職責不清晰、措施不得當、效果不合格等方面內容，并將存在的問題或隱患列出，令相關單位整改、提高。例如，某地鐵隧道工程臨近地下管線安全管理評價標準示例如表4所示，結果顯示地下管線安全管理執行情況不合格，其主要問題存在于未制定地下管線專項保護與改遷方案，應勒令整改。

表4 地鐵工程施工臨近管線安全管理評價示例

4 結語

地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，而地鐵施工將不可避免地對臨近地下管線產生影響，甚至會造成管線破壞。研究地鐵施工對臨近地下管線安全風險影響及其管理評價，對保護地下管線的正常使用具有重要意義。基于此，本文構建了地鐵施工臨近地下管線安全管理及評價標準體系。

(1)結合目前國內外控制標準及工程實踐，提出管線變形控制標準應在考慮管線用途和使用情況的基礎上，采用管線垂直和水平變形值來反映管線的安全狀況比較合適。

(2)明確了地下管線現狀調查內容和調查步驟，在此基礎上將地鐵施工誘發臨近管線安全風險劃分為五個等級，并提出不同安全風險等級地下管線保護措施。

(3)建立了地鐵施工地下管線安全管理評價指標體系，結合單項扣分法制定切實可行的地鐵施工臨近地下管線安全評價標準，將地鐵工程施工安全納入標準化、規范化管理，以確保地鐵工程安全施工。

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Safety on Management and Assessment standard for Adjacent Pipelines in Metro Construction

WU Xian-guo， ZHANG Li-mao， CHEN Yue-qing， YU Qun-zhou， QIN Ya-wei

(School of Civil Engineering and Mechanics， Huazhong University of Science and Technology， Wuhan 430074， China)

Based on the national standard of “Standard for Construction Safety Assessment of Metro Engineering”， this paper studies the safety management and evaluation of adjacent underground pipelines in metro construction， specifies safety risk management work details and requirements regarding existing pipelines near metro construction， analyses investigation contents and procedures， and deformation control standard for the protection of adjacent pipeline. The safety risks of adjacent pipelines induced by metro construction are classified into five levels， and corresponding control measures are proposed for each risk levels. The safety management and evaluation system for adjacent pipelines for metro construction is thus established．

Metro construction; Underground pipeline; Safety management; Assessment

2013-11-19；

：2014-01-07

住房和城鄉建設部標準定額司資助(2008-1-18)；國家自然科學基金(51378235)，武漢市建委科技項目(20100810)

吳賢國(1964—)，女，教授，E-mail:wxg0220@126.com。

1004-2954(2014)09-0099-04

U231+.3

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.09.024