地下區(qū)域能源管廊的保護(hù)性監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

韓會(huì)山

（上海申虹投資發(fā)展有限公司，上海市 201106）

0 引言

所謂地下區(qū)域能源管廊，即在城市道路地下建造一個(gè)集約化的隧道，將燃?xì)狻⒐┧潘崃Φ榷喾N能源管線集于一處，方便管理和檢修，是一種城鎮(zhèn)綜合管線工程。

近年來(lái)，我國(guó)大力發(fā)展地下能源管廊，其作為城市市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)現(xiàn)代化重要標(biāo)志之一，具有綜合利用地下空間，保障地面交通的優(yōu)點(diǎn)。但地下能源管廊建設(shè)成本較高，而鄰近工程施工，尤其是基坑工程造成的土體位移，水位下降等問(wèn)題，可能會(huì)引起能源管廊變形，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)對(duì)能源管廊進(jìn)行保護(hù)性監(jiān)測(cè)，可以了解周邊項(xiàng)目施工期間地下能源管廊的變形規(guī)律，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，保障地下能源管廊的運(yùn)營(yíng)安全[1-4]。

本文以某地下區(qū)域能源管廊保護(hù)性監(jiān)測(cè)工程為例，通過(guò)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合施工工況和安全巡視情況，總結(jié)了鄰近基坑施工過(guò)程中地下能源管廊的變形規(guī)律，可為今后類似工程提供一些參考依據(jù)。

1 工程概況

1.1 一般概況

本工程能源管廊劃分為南片管溝和北片管溝，見(jiàn)圖1。主線管廊長(zhǎng)約4 462 m，其中頂管段長(zhǎng)4 435 m，管道材料分混凝土管和鋼管兩種，主管管徑4 000～4 200 mm，埋深約 9.5～19.0 m。

圖1 工程位置及走向示意圖

1.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)概況

本工程場(chǎng)地地貌屬濱海平原地貌類型。沿線基本為道路、綠化、荒地及施工場(chǎng)地，標(biāo)高一般在3.68～6.48 m之間。對(duì)本工程有影響的地下水類型為地表水、淺部土層中的潛水和深部粉（砂）性土層中的承壓（微承壓）水組成。場(chǎng)地地下水、地表水和地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性；對(duì)長(zhǎng)期浸水條件下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具有弱腐蝕性。

1.3 管溝沿線各地塊基坑概況

管廊沿線基坑基本都是深大基坑，開(kāi)挖深度和開(kāi)挖面積均較大。各地塊基坑概況見(jiàn)表1。

2 監(jiān)測(cè)實(shí)施方案

方案編制前期，對(duì)本項(xiàng)目能源管廊及沿線地塊工程進(jìn)行了踏勘調(diào)研，查閱了能源管廊和周邊地塊工程資料，并結(jié)合能源管廊一期工程保護(hù)性監(jiān)測(cè)資料分析了管廊受周邊基坑施工影響的變形規(guī)律。后期方案進(jìn)行了專家評(píng)審，在吸取了多方意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)《供能管溝結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)測(cè)要求說(shuō)明》CCOOC-03-05～06（上海市市政設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司），供能管溝二期及周邊地塊相關(guān)設(shè)計(jì)、施工資料及相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求和專家意見(jiàn)擬定了能源管廊保護(hù)性監(jiān)測(cè)方案。

表1 管廊沿線各地塊基坑概況表

2.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目確定

2.1.1 儀器監(jiān)測(cè)部分

（1）管廊結(jié)構(gòu)、工作井位移監(jiān)測(cè)

管廊結(jié)構(gòu)、工作井位移包括豎向位移和水平位移。能夠直觀反映周邊地塊基坑樁基施工、開(kāi)挖等等對(duì)管廊的影響。

本能源管廊豎向和水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)為共用點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距不大于6 m。監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)位置見(jiàn)圖2、圖 3。

圖2 明挖段管溝測(cè)點(diǎn)布置圖（單位:cm）

圖3 主線工作井測(cè)點(diǎn)布置圖（單位:mm）

豎向位移按國(guó)家二等水準(zhǔn)技術(shù)要求進(jìn)行往返測(cè)，水平位移采用小角法進(jìn)行觀測(cè)。

（2）接縫、變形縫監(jiān)測(cè)

本能源管廊頂管段分混凝土管和鋼管兩種管型，其中混凝土頂管接縫及結(jié)構(gòu)變形縫受周邊地塊施工影響可能會(huì)出現(xiàn)張開(kāi)、錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，造成滲水現(xiàn)象，影響管廊安全。在本工程中，為了解接縫、變形縫變形情況和掌握其發(fā)展規(guī)律，每日對(duì)接縫、變形縫的分布位置、走向、長(zhǎng)度、寬度進(jìn)行觀測(cè)，以便根據(jù)這些資料分析原因，對(duì)管溝結(jié)構(gòu)體安全的影響和及時(shí)采取有效措施加以處理。

（3）鋼頂管應(yīng)力及收斂監(jiān)測(cè)

周邊地塊施工會(huì)造成管廊受力的變化，引起管廊變形，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致管廊滲漏水甚至破壞，發(fā)生災(zāi)難性的后果，因此，在周邊地塊施工過(guò)程中對(duì)管廊進(jìn)行應(yīng)力和收斂監(jiān)測(cè)是十分必要的。

應(yīng)力及收斂監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在同一斷面，斷面設(shè)置間距約50 m，在頂管距離工作井20 m處，地塊基坑中部對(duì)應(yīng)的管節(jié)斷面處等典型斷面處設(shè)置，每個(gè)斷面設(shè)置10個(gè)應(yīng)變片和8個(gè)收斂監(jiān)測(cè)點(diǎn)，見(jiàn)圖4。

圖4 鋼頂管應(yīng)力及收斂監(jiān)測(cè)斷面布置示意圖

2.1.2 現(xiàn)場(chǎng)巡視

現(xiàn)場(chǎng)巡視是必不可少的監(jiān)測(cè)輔助手段，它有利于獲得是否存在不穩(wěn)定征兆的直觀信息。在本工程監(jiān)測(cè)過(guò)程中，主要涉及以下現(xiàn)場(chǎng)巡視內(nèi)容：

（1）既有管溝：接縫、變形縫、深度、數(shù)量、走向、剝落體大小、發(fā)生位置、發(fā)展趨勢(shì)。總體漏水狀態(tài)，漏水量、腐蝕現(xiàn)象的觀察等。

（2）管溝內(nèi)接縫、裂縫：觀測(cè)裂縫位置、形態(tài)、尺寸，拍照存檔，并對(duì)接縫、裂縫發(fā)展情況進(jìn)行評(píng)估。

（3）道路、地面：地面開(kāi)裂，包括裂縫寬度、深度、數(shù)量、走向、發(fā)生位置、發(fā)展趨勢(shì)；地面沉陷、隆起，包括沉陷深度、隆起高度、面積、位置等。

（4）管溝周邊地塊施工情況。

2.2 監(jiān)測(cè)頻率

本工程監(jiān)測(cè)頻率按照規(guī)范要求執(zhí)行，當(dāng)日變化較大或變形接近報(bào)警值時(shí)，立即提高監(jiān)測(cè)頻率，必要時(shí)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，并及時(shí)通知各相關(guān)單位，確保管溝結(jié)構(gòu)的安全，見(jiàn)表2。

表2 施工期間監(jiān)測(cè)頻率

2.3 監(jiān)測(cè)報(bào)警機(jī)制

本工程監(jiān)測(cè)報(bào)警值由變化速率與累計(jì)變化值控制，并設(shè)有藍(lán)、黃、紅三級(jí)報(bào)警機(jī)制，具體見(jiàn)表3。

表3 監(jiān)測(cè)報(bào)警值

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果

受文章篇幅所限，本文以南區(qū)某典型混凝土管溝段和某鋼管溝段監(jiān)測(cè)結(jié)果為例，對(duì)監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行分析。

本管溝段呈東西走向，管溝段西側(cè)及北側(cè)均有基坑，進(jìn)場(chǎng)時(shí)西側(cè)基坑（緊鄰管溝段西工作井）正在進(jìn)行圍護(hù)樁及工程樁施工，北側(cè)基坑正在進(jìn)行土方開(kāi)挖，管溝段東工作井遠(yuǎn)離基坑施工區(qū)域。圖5、圖6為混凝土管溝段的垂直位移和水平位移變化曲線圖，由圖可知，西側(cè)基坑打樁階段，緊鄰基坑工作井明顯上抬并向基坑南側(cè)擠壓，另一端工作井變化較小，管溝段中部受北側(cè)基坑開(kāi)挖影響呈明顯下沉和向基坑內(nèi)側(cè)移動(dòng)趨勢(shì)。直至基坑底板澆筑，管溝變形速率逐漸降低，并趨于穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，鄰近地塊施工對(duì)管溝位移有較大影響。監(jiān)測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4、表5。

圖5 混凝土頂管部分測(cè)點(diǎn)垂直位移累計(jì)變化曲線圖

圖6 混凝土頂管部分測(cè)點(diǎn)水平位移累計(jì)變化曲線圖

表4 鋼頂管部分收斂監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)值統(tǒng)計(jì)表

本段管溝呈南北走向，東西兩側(cè)均有基坑，進(jìn)場(chǎng)時(shí)，東側(cè)基坑正在開(kāi)挖，但離管溝較遠(yuǎn)，西側(cè)基坑地連墻施工，距離管溝較近。通過(guò)分析鋼頂管收斂與應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，頂管水平收斂測(cè)線及45°方向收斂測(cè)線變長(zhǎng)，豎向收斂測(cè)線變短。應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)顯示頂管縱向及環(huán)向應(yīng)力均未達(dá)到報(bào)警值，斷面豎向整體表現(xiàn)為受拉，橫向受壓受拉都有，沒(méi)有明顯規(guī)律。周邊基坑開(kāi)挖施工必定造成土體擾動(dòng)，從而使頂管產(chǎn)生軸線偏差，從而引起頂管應(yīng)力變化。

表5 鋼頂管部分應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)值統(tǒng)計(jì)表

4 總結(jié)和建議

在該項(xiàng)目的施工過(guò)程中，業(yè)主、施工及設(shè)計(jì)等項(xiàng)目相關(guān)單位領(lǐng)導(dǎo)和專家多次到現(xiàn)場(chǎng)督察，我公司每天亦安排專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全巡視，足以證明管廊安全的重要性。

通過(guò)對(duì)本項(xiàng)目地下能源管廊在鄰近地塊施工過(guò)程中的保護(hù)性監(jiān)測(cè)，提出如下建議以供參考。

（1）成立監(jiān)測(cè)管理小組，由單位領(lǐng)導(dǎo)和有經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)測(cè)人員組成，在項(xiàng)目開(kāi)展初期，編制詳細(xì)的監(jiān)測(cè)實(shí)施方案，使監(jiān)測(cè)按計(jì)劃、有步驟的進(jìn)行。

（2）切實(shí)分析清楚各工況下的重大風(fēng)險(xiǎn)源并做好監(jiān)測(cè)上的應(yīng)對(duì)措施，工程樁施工、圍護(hù)施工過(guò)程中應(yīng)注意擠土效應(yīng)和塌方風(fēng)險(xiǎn)，鄰近工作基坑開(kāi)挖過(guò)程中要注意防范基坑圍護(hù)墻變形過(guò)大引起管廊位移過(guò)大等情況。

（3）監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)要綜合考慮，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)能相互驗(yàn)證，并在監(jiān)測(cè)過(guò)程中加強(qiáng)保護(hù)。管廊保護(hù)監(jiān)測(cè)要和鄰近工作基坑施工監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)有對(duì)應(yīng)關(guān)系，數(shù)據(jù)之間相互驗(yàn)證和補(bǔ)充，數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)分析，有異常情況應(yīng)進(jìn)行深入的分析，與現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行對(duì)照。以得到更加科學(xué)、準(zhǔn)確的結(jié)論。

（4）積極運(yùn)用新技術(shù)、新方法、新設(shè)備，提高監(jiān)測(cè)精度和效率，保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性。

（5）監(jiān)測(cè)過(guò)程中要加強(qiáng)巡視，重點(diǎn)關(guān)注對(duì)管廊安全有影響的施工行為，例如樁基施工、基坑開(kāi)挖等施工，并且注意觀察管廊結(jié)構(gòu)有無(wú)裂縫等異常情況。

（6）建立好聯(lián)絡(luò)機(jī)制和預(yù)報(bào)警機(jī)制，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和巡視情況要及時(shí)反饋給各相關(guān)單位。異常情況下應(yīng)第一時(shí)間通知各方并提示啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，爭(zhēng)取把損失控制在最低限度。

地下能源管廊工程關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，其安全運(yùn)行不容有失，本文的內(nèi)容希望能對(duì)國(guó)家生命線工程的保護(hù)和安全運(yùn)行起到一定的積極作用。

[1]汪志強(qiáng).某深基坑開(kāi)挖對(duì)周邊環(huán)境影響[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2011,39（2）:161-164.

[2]李萬(wàn)輝.城市地下管溝建設(shè)的問(wèn)題與對(duì)策分析 [J].城建檔案,2011（6）:65-66.

[3]紀(jì)廣強(qiáng).某深基坑開(kāi)挖對(duì)周圍環(huán)境影響的監(jiān)測(cè)[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2002（5）:29-32.

[4]薛蓮.深基坑開(kāi)挖對(duì)臨近建筑物的影響研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2008,4（5）:847-851.