淺談地鐵施工鄰近管線安全風險管控

【摘要】隨著城市建設規(guī)模和人口數(shù)量的擴張，地面交通壓力變得越來越大，為了緩和目前突出的交通擁堵問題，不少城市開始發(fā)展地下軌道交通也就是地鐵，由于地鐵的建設要晚于管線的埋設，因此在修建的地鐵的過程中對鄰近線路的保護是一個很重要的問題。本文將依托成都地鐵3號線車站、區(qū)間及7號線車輛段施工實例，淺談地鐵施工對附近管線的影響以及相應的安全風險管控措施。

【關鍵詞】地鐵施工；管線；安全風險管理

當前國內(nèi)城市化進程加快，城市發(fā)展不僅要占用大量的地上空間，同時還需要充分利用地下空間，地鐵作為一種地下交通工具與其他地面交通工具相比具有交通便利、安全平穩(wěn)、經(jīng)濟快捷的優(yōu)勢。通常情況下，地鐵深度在地下20m左右，隧道的開挖通常使用盾構工具，對上部土層土力學性質(zhì)影響程度較小，因此對鄰近管線的安全風險管控主要集中在地鐵車站及車輛段的施工方面。

1、地鐵施工時鄰近的地下管路分類以及破壞形式

1.1地下管路分類

地鐵車站的位置一般設在居民區(qū)密集或商業(yè)繁華的路段附近，其附近路面下往往設置有復雜的管路系統(tǒng)，例如，在城市街道兩側往往會設置下水系統(tǒng)，與之配套的管路就有雨水管道、污水管道；居民生活、商業(yè)發(fā)展都需要有安全穩(wěn)定的電力供應，因此還會埋設電纜、光纜等等。總的來說，地下管路按照功能不同可以分為給排水管道、電纜、光纜、燃氣管道、暖氣管道等。不同功能的管路往往使用不同的材料，按照管路材料可以將其分為：混凝土、鋼筋混凝土、鑄鐵管，此類管路常用于給水排水輸送；聚乙烯管常用于電纜、光纜的包裹。

1.2地下管路的破壞形式

在地鐵車站施工之前，如果不能準確探明該地塊埋設管道的類型和深度，很容易對管路造成破壞，根據(jù)方式的不同可以將破壞分為兩類：一種為應力破壞，即施加在管路上的外力所引起的撓度變化超過了管路材料所能承受的撓度范圍，使得管路發(fā)生形變甚至裂縫，這種破壞類型主要針對柔性材料一般來講為鋼管；另一種為管線接頭處發(fā)生變形破損，這種破壞主要出現(xiàn)在剛性管路（一般指指混凝土管路）中，盡管剛性材料具有較高的強度，但是其延展性較差，在受到外界大荷載作用時，很容易發(fā)生斷裂破損。

2、管線安全風險管控

2.1管線安全風險管控的原因

地鐵車站不同于地鐵線路上開鑿的其他通風口或架設盾構的入口，它是永久性的建筑物并且需要占用大量的地下空間，因此會對附近的管路系統(tǒng)產(chǎn)生深遠影響。例如，污水管道與供水管道之間的相對距離減小，一旦污水管道發(fā)生破損其中的含有腐蝕性的污水可能會造成供水管路破損，甚至污染自來水，不僅會影響附近居民的正常生活，也會對地質(zhì)條件、施工進度產(chǎn)生不利影響，增加地鐵建設投資。因此進行管線安全風險管控必須成為地鐵施工過程中的一項重要工作。

2.2管線安全風險等級劃分

地鐵施工勢必會對附近的土體應力產(chǎn)生影響，導致地下管路承受的土壓力發(fā)生變化，使得管線位置變動，誘發(fā)管路的兩種破壞形式。

因此，可以將位置變化范圍用定性的語言描述分為以下幾類：1）微小的位置變化，這一變化屬于一類安全風險級別。根據(jù)管道重要程度的不同，這一級別范圍內(nèi)的天然氣管道位置變化范圍在5mm內(nèi)，其他管道例如供水管道、排水管道的位置范圍相應增加到10mm、20mm范圍內(nèi)，同時管道運行平穩(wěn)順暢、狀況優(yōu)良。2）很小的位置變化，這一變化屬于二類安全風險級別，相應的管路控制定量指標增加到5～8mm、10～20mm、20～30mm范圍內(nèi)，管路運行狀況相對來說較好。3）管線位置變化值在安全范圍內(nèi)的這一類變化屬于三類安全風險級別，此時已經(jīng)存在出現(xiàn)危險狀況的可能性。此時天然氣管線的位置變化上限擴大到8mm，供水管線、排水管線的位置變化上限也較二類安全風險級別提高了10mm。4）管線位置發(fā)生較大變動的情況屬于四類安全風險等級，此類級別產(chǎn)生危險的可能性進一步加大。判斷的數(shù)值依據(jù)為：天然氣管線位置變化值介于10～20mm之間，給水管道在30～40mm之間，排水管道在40～50mm之間。5）管線位置發(fā)生很大變動的情況定義為五類安全風險級別，此時天然氣管路、給水管路、排水管路均已經(jīng)超過四類安全風險情況下的判斷上限，管路運行狀況極差危險級別最高。

2.3不同安全風險級別下的管控措施

根據(jù)上述不同類別的安全風險級別，現(xiàn)提出以下管控措施：

2.3.1一類措施

相對來講，一類安全風險級別下的土層變化較小，因此不需要采取工程措施進行防護，主要以施工參數(shù)為控制標準，在施工過程中適當監(jiān)測土層沉降。

2.3.2二類措施

二類安全風險級別下的土層變化不大，為了保護燃氣等重要管道免受破壞需要采取簡單的保護措施，施工時在開挖的坑洞內(nèi)建設簡單的支護提高土體的穩(wěn)定性，同時對管線的安全強度進行檢測。

2.3.3三類措施

三類安全風險級別下，土層沉降值超過安全范圍，如不采取措施，很容易對管道產(chǎn)生破壞，此時需要采取一般保護措施，在施工過程中需要對土體采取固結措施，同時加強對施工參數(shù)和土層沉降值的檢測。

2.3.4四類措施

此類安全風險級別下需要對土層進行重點保護，在施工前清除管線周邊的附加荷載，同時預注漿加固地層，在開挖坑洞時作初期支護，施工過程中，加強對施工參數(shù)（相鄰坑洞的距離等）的控制，根據(jù)需要對松動土體進行固結灌漿處理，必要時需要采取錨固措施。

2.3.5五類措施

五類安全風險級別下，施工地區(qū)土層的穩(wěn)定性差，土質(zhì)特點決定其容易受到擾動而發(fā)生較大沉降，破壞周圍管線，不僅要加強對施工參數(shù)的控制，在施工前和中期采用專業(yè)的加固措施，超前錨桿或超前小導管，噴射混凝土封閉開挖工作面，注漿加固地層或設置隔板樁，強化土體并減少管線周圍的附加荷載，同時還需有專業(yè)的人員提供專業(yè)的保護措施和應急預案。

結束語：

城市為了發(fā)展，適當發(fā)展地下軌道交通是必然趨勢。然而大面積的開鑿地下空間勢必會影響已埋設管路的運行狀況，因此在進行地鐵施工之前相關人員需要對土層的力學狀況、土質(zhì)類型等有一定了解，據(jù)此判斷地鐵施工可能對管路產(chǎn)生的破壞并采取積極有效的管控措施減小管路位移，將施工影響降到最低。

參考文獻：

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