機場改擴建工程對既有地下管線的保護施工技術分析

劉少軍

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

近年來，我國民航業得到高速發展，早期建成機場面臨設施老化嚴重、空間不足的問題，需對原有機場工程進行改擴建處理，通過改擴建工程能夠提高機場運營效率與服務質量。但機場改擴建工程建設施工復雜，施工期間普遍存在缺乏地下管線保護意識的現象，導致既有地下管線頻繁出現偏位、錯位、變形破損等質量通病，存在極大的安全隱患。在這一工程背景下，對既有地下管線保護施工技術的應用推廣，是規避施工風險的關鍵，文章就此開展研究。

1 機場改擴建工程對既有地下管線造成的具體影響

1.1 土體擠壓

在現場施工期間，樁基沉樁、鉆進成孔、頂管等施工作業都會對周邊土體施加明顯的擠壓力，出現土體擠壓現象，進而影響到暗敷埋置的地下管線，有可能出現管線偏位、錯位問題。同時，如果既有地下管線臨近使用壽命或是嚴重銹蝕，因管材強度降低，也有可能在土體擠壓作用下出現管線變形、滲漏等質量問題。

1.2 地基沉降

在頂管、沉井下沉以及井點降排水等工序環節，受到上部作用力和地下水文變化影響，普遍會出現地基整體沉降和局部不均勻沉降現象，還有可能引發地面隆起等連鎖問題出現。如果既有地下管線所在區域的地基沉降量超標，或是處于地面隆起、不均勻沉降部位時，都會出現管線接頭損壞、管線偏位錯位、管線斷裂等質量問題，無法繼續使用。

1.3 上部荷載

現代機場改擴建工程的建設規模大，為縮短工期時間，技術人員普遍采取機械化建造模式，在工程現場配備吊車、挖掘機、壓路機等大型機具設備。如果施工單位缺乏管線保護意識，將大型機具設備停放在既有地下管線上方，或是沒有提前準確掌握既有地下管線的分布位置，導致部分地下管線承受超出極限的上部荷載，把地下管線壓壞。

1.4 振動擾動

在樁基施工、地基碾壓夯實等工序步驟，所使用沉樁機、壓路機等機具設備在運行期間會持續向周邊地基土層施加、傳遞振動沖擊作用力，如果施工區域和周邊既有地下管線未保持安全間隔距離，將會向管線結構上傳播振動沖擊荷載，有可能出現管線變形、破損情況。

1.5 氣候因素

在冬季施工背景下，如果在地下開挖階段沒有對臨時裸露在外的既有地下管線采取保溫措施，地下管線將會直接暴露在低溫環境當中，在氣候溫度影響下改變管線工作性能，嚴重時出現管線凍裂、強度明顯下滑、縮短使用壽命的問題。而在夏季施工背景下，如果管線長時間接收太陽光照射，非耐高溫管線有可能出現熱老化現象，致使管線老化速度加快，外部絕緣層提前失效。

2 機場改擴建工程既有地下管線的保護施工形式

2.1 隔離法

隔離法是在工程現場既有地下管線周邊區域內構建全新的隔離結構，徹底阻隔外部施工活動對地下管線造成的擾動，起到固定管線位置、預防管線受壓變形的作用，適用于保護埋設值較大、臨近基坑位置的既有地下管線。在機場改擴建工程，具體可采取鋼板樁、深層攪拌樁兩項技術，操作要點如下。

第一，鋼板樁隔離。提前做好測量定位作業，標記既有地下管線與外圍鋼板樁的具體位置，測量定位撒布白灰作為參照物，并完成鋼板樁質量檢驗、校正處理等前期準備工作。隨后，為減小施工擾動，避免采取打樁方式，在現場鉆設若干孔洞，樁孔內平穩放入鋼板樁測量調整鋼板樁垂直度、頂面標高與水平位置，重復上述操作完成剩余樁身安裝作業，再安裝圍檁、腰梁等部件，把各根樁身相互串聯為整體圍護結構，在圍護區域以外開展機場改擴建施工作業。最后，待改擴建施工完畢后，即可拔除先期打入的鋼板樁，以圍護結構端部作為拔樁起始點，按照打樁相反順序來拔除剩余鋼板樁。

第二，深層攪拌樁隔離。提前做好泥漿制備、場地平整、測量放樣等前期準備工作，施工人員測量調整樁機水平位置與導向架垂直度，啟動樁機對現場地層進行強制攪拌，待鉆頭到達設計深度后啟動泵機，持續向周邊噴射水泥漿，同步開展噴漿與攪拌提升下沉作業。待噴漿量達標與攪拌鉆頭提升地面后，即可完成單樁攪拌作業，把鉆機轉運至下處樁位，重復上述操作，后續把多根攪拌樁共同組成整體圍護結構。此外，施工人員還應嚴格控制成樁順序與攪拌速度等工藝參數，避免對周邊土層和既有地下管線造成過度擠壓。

2.2 懸吊法

新管線安裝期間，由于部分新管線的安裝位置在既有管線下方，缺乏足夠操作空間，在管線敷設期間也有可能損壞既有管線。因此，施工單位應采取懸吊法，提前把既有地下管線固定就位，安裝吊索吊具，把既有管線起吊至上方一定高度處懸停，搭設支撐結構來臨時固定管線位置。隨后，在既有管線下方敷設全新管線，待管線敷設就位后，拆除臨時支撐結構，把既有管線復位，回填基坑。

在既有地下管線懸吊施工期間，可采取貝雷梁吊裝方法，提前在現場地面把貝雷梁拼裝成型，檢查貝雷梁軸線與水平誤差是否達標，清理冠梁表面灰塵雜物，剔除預埋螺栓保護套，安裝貝雷梁，使用全站儀等設備對各榀貝雷梁的縱橫軸線與標高進行測量調整。待冠梁強度達到85%設計強度后，即可架設貝雷梁，安裝端構架鋼板來固定貝雷梁位置，并在梁體下部安裝槽鋼與螺栓起到聯結作用。隨后，把既有地下管線吊裝就位，同步開展監測作業，后續再把既有管線復位處理即可。同時，為避免既有管線在懸吊期間出現受損情況，施工人員還應掌握各類管線的特殊要求。例如，對于電力線纜和通信線纜，必須采取人工破除方式來鑿除外部混凝土保護層，從中取出管線，清理管線表面粘附的泥土等雜質，檢查外保護套是否存在變形破損問題，確定無誤后，把管線輕抬至吊架上方放置，在管線上下兩側設置絕緣膠墊，起到緩沖防撞作用。

2.3 支撐法

支撐法適用于現場土體存在沉降概率的機場改擴建工程，在既有管線下部安裝臨時性或是永久性的支撐結構，把地下管線調整至支撐結構上方進行固定安裝。如此，在后續改擴建施工期間，既有地下管線在出現地基沉降情況時并不會處于懸空狀態和承受過大壓力，預防偏位錯位與變形破損等質量問題出現。

在既有地下管線支撐施工環節，綜合分析現場環境條件、管線類型、管線規格尺寸等多項因素，做好臨時支撐結構的選型工作。早期部分改擴建工程采取簡易鋼筋支架或是木方支架作為臨時支撐，有著牢固性差、不易裝卸、放置后無法水平滑動的局限性。對此，施工單位可選擇在工程現場布置具備管線位置調整功能的臨時支撐裝置，由機架、調整組件、支撐墊塊等部件組成。施工人員提前開挖既有地下管線周邊土層，預留出足夠操作空間，在現場平穩安放機架，在機架上固定安裝伸縮組件、卡接環、調整組件等部件，在機架底部放置支撐組件。隨后，對臨時支撐裝置的穩定性進行驗算檢查，確定無誤后，把既有地下管線平穩安放在支撐裝置上方固定，使用調整組件來調整管線位置。待基坑挖槽完畢與基礎施工結束后，即可把管線放回原位，拆除臨時支撐裝置。

2.4 卸載保護法

卸載保護法以消除上部荷載對既有地下管線造成影響作為保護方式，在滿足機場改擴建施工需求的前提下，施工人員調整現場機具設備停放位置和物資材料堆放位置，減少地面向地下管線施加的荷載作用力。此項保護技術有著工藝簡單、易于操作和見效顯著的優勢，且不會產生額外工程量與造價成本，但僅能消除機場改擴建施工對既有地下管線在上部荷載等少數方面造成的影響，如果存在土體擠壓、振動擾動等其他問題，仍舊存在管線偏位錯位、變形破損的可能性。

在應用卸載保護法時，應重點關注荷載驗算、線路結構抗浮兩項問題。第一，荷載驗算，在確定卸載保護方案后，施工人員結合已掌握的工程資料信息，提前驗算既有地下管線在各道工序環節實際承受的上部荷載，如果所承受上部荷載超過管線結構的極限承受能力，則對方案內容進行調整，必要時切換其他保護施工技術。第二，線路結構抗浮，在機場改擴建工程，既有地下管線普遍為細長結構，對周邊土體卸載變動較為敏感，如果上部卸載量超標，有可能出現線路結構上浮現象，同樣會引發管線偏位、錯位等問題出現。對此，需要額外對地下管線結構采取抗浮保護措施，具體可采取抗浮板+周邊土體門式加固方式，在地下管線上方固定安裝抗浮板，抑制管線上浮，在管線結構周邊1 m 處和頂部0.5 m 處加固土體，起到減小附加荷載作用。

2.5 注漿加固法

注漿加固技術適用于現場存在土體坍塌可能性的機場改擴建工程，在施工準備階段向地基土層裂隙中注滿水泥漿等漿料，起到改善地基承載性能與結構受力狀態的作用，并在改擴建施工完畢后向地基結構新形成的縫隙部位注漿嵌填加固。如此，可以避免因地基沉降變形、擠壓開裂而影響到既有地下管線分布情況。在注漿加固施工環節，重點關注注漿處理范圍問題，必須完全涵蓋既有地下管線及周邊兩側土體。正常情況下，在管線兩側對稱布置若干注漿孔，根據管線埋設值來確定注漿孔鉆設深度，并在管線外圍布置多排注漿孔，靠近管線部位布置淺孔，淺孔外側布置深孔。

3 機場改擴建工程既有地下管線保護施工技術的應用策略

3.1 管線物探檢測

為準確掌握既有地下管線分布位置，避免因有效保護范圍未完全涵蓋全部地下管線而出現各類施工問題。在現場施工前，施工單位應做好管線物探檢測工作，根據檢測結果與提前收集的工程資料信息，準確掌握各處地下管線的水平位置、埋深值、構造情況。同時，還應根據管線類型來選擇物探方法，以此來消除檢測誤差。例如，對于金屬管線，正常情況下采取電磁感應法，管線接頭為高阻體金屬時采取夾鉗法或是磁場強度法，管線管徑值遠超過埋深值時采取電磁感應法或是地震波法，管線埋深值大于管徑值時則采取磁距法。而對于電力電纜，優先采取被動源工頻法，當電纜存在露出端時則采取夾鉗法。

3.2 編制專項施工方案

在機場改擴建工程施工期間，各道工序環節的施工特點、現場環境、對地下管線造成的影響都存在明顯差異，如果采取完全一致的保護施工技術，很難取得理想的保護效果。因此，施工單位應結合工序特點，編制專項既有地下管線保護施工方案。例如，在高架施工環節，既有管線主要分布在人行道、綠化帶區域，不易翻新道路路基結構，需要對井蓋頂部標高超出綠化帶的管線井進行降井座處理，把井蓋標高控制在路面與綠化帶標高下方，最多保持二者標高齊平狀態，以及對翻新道路區域內分布的原有設施加以搬遷保護處理。在樁基施工環節，提前挖設十字樣溝來標記地下管線位置，如果地下管線和樁基施工區域間隔距離較近，則打設鋼板樁圍護結構，在地下管線處在承臺中間穿越區段時在管線兩側打入鋼板樁，在地下管線處在承臺邊緣時則在臨近樁基位置打入鋼板樁。而在地下開挖環節，提前完成承臺降排水施工，在地下管線兩側施作多重高壓旋噴樁止水帷幕，并對管線底部土層進行壓密注漿加固處理。

3.3 制定應急處置預案

在機場改擴建施工期間，受到工藝操作等因素影響，所采取部分管線保護措施出現失效現象，進而導致管線偏位錯位、變形破損，此類質量通病無法徹底預防。因此，施工單位應提前制定各類問題的應急處置預案，如果在施工期間出現突發狀況，立即實施對應預案，減小受損程度。例如，對于地下管線破損問題，可采取CIPP 原位修復技術，在管線內部放入牽引繩和鋪設底膜，固定保護膜后拉入內襯修復材料，啟動高壓風機向內襯管充氣，在內膜中使用紫外線燈，高溫條件下熔化內襯管，再自然冷卻襯管、取出紫外線燈與拉出內膜，即可有效封堵管線破損部位。

4 結語

綜上所述，為保證工程建設質量，順利實現機場不停航改擴建建設目標，施工期間要提高對既有地下管線保護施工的重視，針對常見問題采取行之有效的管理辦法，提高施工方案的科學性和可行性，確保改造擴建施工中航運的正常安全運行。