市政工程施工中地下管線施工技術(shù)的探析

張海陸

（青島第一市政工程有限公司，山東青島 266000）

0.引言

城市市政管線隱伏于地下，使用年限較路面結(jié)構(gòu)層長，檢查維修較為困難，一旦出現(xiàn)故障將影響城市人民正常的生活生產(chǎn)。頻繁的管線故障還會反復(fù)開挖、修復(fù)路面，形成“拉鏈馬路”，嚴(yán)重影響城市交通秩序，潛藏各類施工安全隱患。管道泄漏還會造成土體、水質(zhì)污染，爆燃、燙傷、地面塌陷等事故，因此，地下管線的施工質(zhì)量顯得尤為重要。在開展市政工程地下管線施工建設(shè)的過程中，應(yīng)科學(xué)規(guī)劃施工，嚴(yán)格規(guī)范質(zhì)量管理，增強創(chuàng)新意識，提升地下管線施工水平，促進(jìn)市政工程良好發(fā)展。

1.地下管線施工技術(shù)在市政工程應(yīng)用的重要性

各地多次出現(xiàn)過城市路面塌陷的情況，例如，2022年3 月重慶某地地面塌陷、同年8 月江蘇某地地面塌陷等都是因為地下管網(wǎng)破損，在水流沖刷作用下地基土流失造成地下脫空。當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)洞口或大面積環(huán)狀、放射狀的裂縫時，往往地面深處已經(jīng)出現(xiàn)大范圍的脫空。地下管線的質(zhì)量問題還會帶來供水水質(zhì)惡化、雨污水外溢、燃?xì)庑孤⑼ㄓ嵵袛嗪吐╇姷群蠊瑖?yán)重影響人們正常的生產(chǎn)生活。因此，必須提高地下管線施工質(zhì)量，確保城市正常運轉(zhuǎn)。

2.地下管線遭到破壞的原因

2.1 地下管線信息不全不精確

在城市建設(shè)快速發(fā)展階段的初期，市政工程檔案資料大多是以紙質(zhì)保存在當(dāng)?shù)爻墙n案館中，另有時代原因和檔案技術(shù)受限，一些年代較為久遠(yuǎn)的規(guī)模不大的市政工程沒有重視檔案資料的保存。施工過程中由于現(xiàn)場條件受限、施工技術(shù)、工后沉降、外力作用、地下水等因素的影響，施工管線的標(biāo)高、走向極有可能發(fā)生改變，與原有設(shè)計圖紙或檔案館歸檔資料中的內(nèi)容并不完全相符，尤其是回填完成的管線更難以察覺。這種情況在城市背街小巷市政施工、城市地下管線更新施工、非開挖地下管線施工、新建高填方、特殊土路基和海域市政工程中較為常見。

現(xiàn)在逐步施行的地下管線調(diào)查中，雨污水管道、開槽施工的電力通信管道檢查井較為密集且通常有明顯的規(guī)律性，可以通過檢查井精確地探測到管線的標(biāo)高、走向等數(shù)據(jù)；球墨鑄鐵的給水、中水和熱力管道可以通過檔案資料結(jié)合閥門井位置、物理探測的方法準(zhǔn)確地獲取管線數(shù)據(jù)[1]。但是對閥門較少的壓力管道、高分子材質(zhì)和管徑較小的管道，受管線運行和探測條件的限制，通常難以精確探測，在管線密集、人流量大的城區(qū)更是難以通過開挖驗證。

2.2 施工過程對地下管線造成破壞

地下管線涉及的行業(yè)領(lǐng)域廣，主管部門眾多，部分管線權(quán)屬部門不明確，小型自埋管線無檔案資料，建設(shè)單位、設(shè)計單位未能盡到查明或告知地下管線的義務(wù)。這些因素導(dǎo)致新建或翻建市政工程在施工前徹底查明地下管線分布十分困難，尤其是一些城區(qū)搶修和密集街區(qū)翻建工程，存在邊施工邊探查地下管線的情況，也存在翻建管線過程中意外破壞了走向位置錯誤的管線情況。

另一個原因是低估了施工對周邊管線的影響。在原有地下管線旁新開挖基坑、溝槽施工，特別是在自由水含量較高的砂性土中，基槽開挖會導(dǎo)致原管道周邊土體松散、坍落，側(cè)向土壓力變小或者管底出現(xiàn)懸空。原有管道在自重和管道內(nèi)容物重力作用下發(fā)生變形，柔性接口的管道甚至?xí)l(fā)生密封圈被擠出或者管口擠壓破壞，焊接管道則有可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象。在勘探作業(yè)、樁基礎(chǔ)施工、強夯施工、注漿作業(yè)過程中，未考慮施工對地下管線影響，造成土體擠壓變形、振動，嚴(yán)重的會導(dǎo)致管道破裂，而基坑錨桿與土釘墻作業(yè)則有可能直接造成管道破壞。比如在某施工場地，市政雨水管線采用DN1000-DN1200 的混凝土管道埋置在距離道路紅線2m 處人行道下，道路無綠化帶，紅線緊鄰某較大公用建筑。市政管線于12 月份完成施工，次年4 月份公用建筑基坑施工并采用土釘墻支護。由于房屋建筑施工方未充分考慮基坑支護施工影響，土釘穿透地下混凝土雨水管道，無法修復(fù)，只能將市政管線開挖重新施工。

2.3 材料產(chǎn)生的質(zhì)量問題

材料技術(shù)的進(jìn)步和地下管道功能需求的增加，市政工程地下管線使用的管道材料類型眾多，但是目前所采用的絕大多數(shù)都是成熟應(yīng)用的技術(shù)，國家標(biāo)準(zhǔn)也比較完備且明確。材料采購中使用資質(zhì)齊全的企業(yè)，輔以進(jìn)場驗收和抽樣送檢，管道本身的材料質(zhì)量是能夠滿足設(shè)計要求的。需要注意的則是從材料運輸進(jìn)場到管道回填完成此段時間內(nèi)，由于操作不當(dāng)，人為造成管道物理力學(xué)性能、使用安全性能下降。

2.4 施工質(zhì)量的問題

（1）為保障路基、管道回填質(zhì)量和保護管道不被施工機械荷載破壞，節(jié)約施工成本，縮短工期，通常采用的是路基回填至管頂以上50cm 標(biāo)高后開挖管道溝槽。在高填方路基，尤其是采用流水作業(yè)施工方法時，管道開挖回填緊鄰路基回填施工，管道下方的回填料較厚，即使是分層回填壓實后，工后沉降仍然較大。高填方路基由于所需土方量較大，多為開山石料，不均勻系數(shù)大又通常缺乏中間粒徑，也通常存在多個料場的回填料分層混合，壓縮模量差異大，工后沉降更為明顯。即使采用承受徑向撓曲、伸縮變形能力強的柔性接口，也會因為沉降過大導(dǎo)致連接口膠圈變形脫落。當(dāng)管道承受施工動荷載或管道已經(jīng)出現(xiàn)漏水情況時，土顆粒之間結(jié)構(gòu)重新排列，含水量增加了土的自重應(yīng)力，會加劇管道沉降造成脫節(jié)甚至是斷裂。

（2）管道填土壓實不足，土體在自重或外部荷載的作用下壓縮，管道側(cè)邊的土體也會在摩阻力的作用下帶動管道下沉。路面因管道下沉導(dǎo)致路面出現(xiàn)凹陷，車輛通過不平整的路面時會增大荷載、產(chǎn)生動荷載，進(jìn)一步增加管道沉降。這種情況在埋深較淺的雨水口過路支管中尤為明顯。管底回填土或墊層壓實不足引起管道不均勻沉降，在重力式管道中直接改變了管道縱坡，影響排水效率。

（3）地下水水位變化引起的管道沉降。地下水位上升土體有效應(yīng)力減小，如回填不密實、填料重度小、孔隙多，管道受到浮力增加、上覆土壓力減小導(dǎo)致管道上升，引起管道密封連接失效，管道逆坡存水。地下水位下降時土體有效應(yīng)力增加，管道周邊和管底土體被壓縮，管道會產(chǎn)生不均勻下沉。當(dāng)?shù)叵滤涣鲃訒r，例如，在某沿海填海區(qū)，地下水位受到潮汐影響周期性的上升下落，原本土體中細(xì)顆粒在水力作用下逐漸流失，導(dǎo)致路基或管道的不均勻沉降。

（4）重力式排水檢查井施工質(zhì)量不高。檢查井與管道的連接是地下管線密封性的薄弱點。當(dāng)管道軸線與檢查井預(yù)留孔中心夾角過大時，有些施工人員會人工開鑿預(yù)制檢查井壁，管道安裝后再全部用人工拌和水泥砂漿填實。人工拌和的水泥砂漿水灰比等質(zhì)量指標(biāo)控制不嚴(yán)，填筑面積較大，混凝土凝固后收縮，回填時管道受力位移，都會產(chǎn)生裂縫導(dǎo)致密封性較差。

3.市政工程地下管線施工技術(shù)對策

3.1 加強管線施工前的準(zhǔn)備

在施工前，除了根據(jù)設(shè)計文件對工程有所了解外，施工單位還應(yīng)對整個施工現(xiàn)場的環(huán)境進(jìn)行踏勘和評價，對管線路線、地下水、土質(zhì)等情況必須仔細(xì)地分析；與建設(shè)單位提前溝通，充分掌握現(xiàn)有地下管線類型和分布情況。對老城區(qū)、背街小巷等區(qū)域，施工作業(yè)前應(yīng)當(dāng)取得當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門的審核批準(zhǔn)，施工中可以采用人工開挖探溝，必要時采取物理勘查手段，提前掌握地下管線、暗渠分布和埋深情況[2]。提前制訂應(yīng)急預(yù)案，以便及時向監(jiān)管部門報告，及時撤離現(xiàn)場人員、疏散周邊群眾、封鎖現(xiàn)場。

3.2 設(shè)置隔離帶

在施工建設(shè)過程中，深基礎(chǔ)、基坑開挖支護、注漿加固、強夯等施工會對地下管周土體產(chǎn)生影響，甚至直接破壞管線。為了避免類似情況發(fā)生，施工人員在施工開始前可以通過設(shè)置隔離帶的方式減少對地下既有管線的影響。深層管線保護可以在施工地區(qū)與管線的之間施加鋼板樁、攪拌樁等隔離體。強夯、擠土樁的施工區(qū)域，淺層管線保護可以在管線四周施挖隔離槽，深度在既有管線地面標(biāo)高以下，能有效隔離振動并給予土體釋放內(nèi)部形變壓力的空間，避免土體形變給管線帶來不良影響。

3.3 重視管道材料的質(zhì)量

建立材料采購企業(yè)名錄，嚴(yán)格審查入庫企業(yè)資質(zhì)、業(yè)績、生產(chǎn)條件和規(guī)模，做好產(chǎn)品外觀檢測工作，落實監(jiān)理見證下的進(jìn)場材料取樣送檢制度。對現(xiàn)場施工作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)教育，輕型材質(zhì)的管道禁止拋扔拖滾。材料堆放遵循下墊上蓋的原則，合理規(guī)劃材料堆放區(qū)域，避免接觸熱源和暴曬。承插式柔性連接的管道在使用前應(yīng)檢查承插口質(zhì)量是否滿足設(shè)計和規(guī)范要求，不得使用承插口破損或人工切割后的承口，對混凝土管道避免承插口碰撞造成破損。管道連接前測量膠圈至承口根部距離，確保安裝到位。

3.4 提高路基、管道、檢查井施工質(zhì)量

路基的施工質(zhì)量對管道不均勻沉降同樣有很大的影響。高填方路基要調(diào)查料場，對土石料取樣送檢。合理安排施工順序和工期，高填方路基盡量采用先回填路基再施工管線的順序，或采用地基處理技術(shù)減少地基的沉降變形，控制填料含水率，分層回填碾壓，或采用先回填路基再強夯的方法，減少路基不均勻沉降。

管道兩側(cè)和管頂以上50cm 內(nèi)的回填土無法采用大型機械施工，可采用一定比例的水泥土或三七灰土回填，分層厚度和夯實辦法參見設(shè)計文件或規(guī)范要求。對存在流動、滲流的地下水區(qū)域，溝槽與回填土之間宜鋪設(shè)土工布，充分利用土工布的保土性，防止骨架顆粒流失引起的變形，同時保證水流通暢。土工織物的選擇應(yīng)當(dāng)符合《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中等效孔徑的要求。管道頂部回填土與基層之間還可以鋪設(shè)單向土工格柵減少沉降，相關(guān)工藝在商丘經(jīng)濟開發(fā)區(qū)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施施工工程中有所應(yīng)用且經(jīng)過4 年的觀測效果較好。

在地下水位較高、有腐蝕性地下水的地區(qū)，檢查井應(yīng)采用成品整體澆筑，避免采用常用的上下井室、井室蓋板分離的檢查井，井壁應(yīng)涂抹防水材料。塑料排水管道與檢查井連接處采用現(xiàn)澆或預(yù)制連接口，再用遇水膨脹橡膠密封圈連接。預(yù)制混凝土管道表面鑿毛等粗糙處理，采用微膨混凝土連接。沿海區(qū)域宜采用定制防滲、防腐蝕預(yù)制混凝土檢查井和管道，如用變更水泥品類、細(xì)集料、提高標(biāo)號、摻加外加劑、鋼筋防銹涂層等，提高檢查井和管道的抗腐蝕能力。

3.5 重視管道嚴(yán)密性試驗，嚴(yán)格加強成本保護

嚴(yán)密性試驗是管道功能性試驗，是管道能否正常使用的關(guān)鍵試驗。管道回填前應(yīng)按照設(shè)計要求進(jìn)行嚴(yán)密性試驗，設(shè)計無要求時重力管道可按照《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》分段進(jìn)行閉水、閉氣試驗，壓力管道可進(jìn)行水壓試驗。嚴(yán)密性試驗不僅僅與管線施工質(zhì)量有關(guān)，也與閉水試驗操作方法有關(guān)。過去有些施工項目使用磚砌封堵，效果并不好，而且在拆除磚砌封堵時容易將管道與檢查井連接處破壞，規(guī)范推薦使用密封氣囊則有很好的效果，而且可以重復(fù)使用，操作簡便。

目前，燃?xì)狻崃Φ绕茐暮笪ｋU性大的管線上覆土中均設(shè)置有地埋警示帶。推薦施工時將所有管線管頂上覆土中均設(shè)置此類警示帶，避免開挖破壞。地下管線建設(shè)中越來越多地采用高分子管材，探測儀無法探測到管線走向，還可以采用夾金屬警示帶，以便后期探測。

3.6 規(guī)范管道入庫，推動綜合管廊的發(fā)展

建立并完善市政工程竣工管線入庫制度，錄入管線類型、介質(zhì)、走向、管道型號、標(biāo)高等信息，形成地下管線系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，與城市信息模型（CIM）相融通，實現(xiàn)可視化三維模型，提高城市規(guī)劃的科學(xué)性，城市建設(shè)的安全性，達(dá)到城市精細(xì)化管理[3]。對資料不全的老舊管線和重要功能的管線開展地下管線普查，普查資料補充到地下管線資料庫。早在2015 年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等五部門聯(lián)合印發(fā)關(guān)于開展城市地下管線普查工作的通知，普查過程中除了錄入基礎(chǔ)信息，還對事故隱患開展排查整治。

綜合管廊是將各類地下管線匯集在城市地下修建的隧道、大型管涵空間內(nèi)，不僅能夠極大地方便各類管線的維修檢測，避免出現(xiàn)城市“拉鏈馬路”，還有一定的防震減災(zāi)、避險避難的功能，在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)有非常廣泛的應(yīng)用。施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，緊跟時代浪潮，大力研究、發(fā)展綜合管廊施工技術(shù)，通過施工工法的創(chuàng)新和質(zhì)量小組活動，提高綜合管廊施工質(zhì)量，在競爭激烈的建筑市場中謀得生存。

4.結(jié)語

地下管線在城市建設(shè)和生產(chǎn)生活中占有重要地位。地下管線種類復(fù)雜，數(shù)量不斷增加，建設(shè)要求也在提高，地下管線的建設(shè)正成為市政工程關(guān)注的重點問題之一。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，只有加強地下管道施工管理，完善施工工藝，嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)要求，提高管道建設(shè)質(zhì)量，才能促進(jìn)城市建設(shè)的全面發(fā)展，保障城市安全有序運行。