地鐵施工鄰近管線安全風險管理研究

曹根發(fā)

（中鐵五局（集團）有限公司一公司 湖南長沙 410117）

地鐵施工鄰近管線安全風險管理研究

曹根發(fā)

（中鐵五局（集團）有限公司一公司 湖南長沙 410117）

隨著我國城市化建設的不斷加快，城市交通建設也在快速發(fā)展，在此情況下，地鐵建設成為了城市交通建設的重要部分。但因地鐵施工具有范圍大、影響廣的特征，必然會在施工過程中影響到周圍的建筑?；诖?，本文詳細論述了地鐵施工鄰近管線安全風險管理，以供參考。

地鐵施工；地下管線；安全風險管理

引言

近年來，我國城市軌道交通建設越來越頻繁，地鐵施工也越來越復雜。同時，隨著城市建設的逐漸加快，城市地下管網越來越復雜，但地鐵施工必然會影響到地下管線，這使得鄰近管線的安全風險就成為人們高度關注的問題，因此，必須對地鐵施工鄰近管線安全風險管理進行深入的研究，從而確保地鐵施工不會對鄰近管線的安全運行造成影響。

1 地鐵施工特點

（1）因地鐵結構均處于地下環(huán)境，所以其不可避免會受到當?shù)毓こ痰刭|及水文條件的影響。一般情況下，地下結構靠近地層，變形因受到地層的約束，會與圍巖一起運作。所以在進行結構受力的分析時，需要就圍巖對結構的約束抗力進行全面的考慮，但對于抗力實際大小，則需要根據(jù)結構與地層的緊密程度，以及圍巖自身的巖性而決定。

（2）地鐵結構主要埋設在地下，且呈現(xiàn)出一種長條狀，然后延伸至幾十公里，有時甚至會更長。一般情況下，地鐵沿線穿越的地層是大不相同的，所以鄰近各地段的地形與地物也都會有一些差異存在。例如地鐵施工附近的環(huán)境、建筑物等周邊邊界條件，雖然大不相同，但卻互相影響著。

（3）在進行地鐵工程的施工時，一方面會受到周圍地質與環(huán)境影響，另一方面也會對周圍的環(huán)境產生一定的影響。例如地下水環(huán)境的變化，以及地鐵經過時產生的振動以及噪音等。

（4）地鐵工程往往會占據(jù)較大的地下空間，且在其施工過程中，空間狀態(tài)也會出現(xiàn)一些變化，由此可以看出，隨著時間的推移，此種時間及空間的變化會形成一個動態(tài)的變化過程，也就是所謂的時空效應，這種效應會使得結構物與圍巖發(fā)生物性變化?；诖?，必須對這些變化情況進行及時的量測與跟蹤了解。在此情況下，量測與監(jiān)控的必要性與重要性也逐漸顯現(xiàn)出來，從而加大了地鐵工程施工的難度與復雜程度。

2 地鐵施工鄰近地下管線分類及其破壞模式

2.1 地下管線分類

一般情況下，城市地鐵施工鄰近管線可按照用途、材質、接口形式等進行分類。其中，如果按照用途進行分類，則主要包括燃氣管道、給水管道、排水管道、電力和電纜等。如果按照材質進行分類，則主要包括鋼筋混凝土（混凝土）管、鑄鐵管、鋼管和聚乙烯管。如果按照接口形式進行分類，則主要包括剛性管和柔性管。

2.2 地下管線破壞模式

對于地下管線的破壞形式，主要包括管線應力破壞（常見于柔性管線）、管線接頭變形破壞（常見于剛性管線）兩種管理模式。地下管線破壞可能是以上兩種模式之一，也可能是以上兩種模式同時發(fā)生。

3 管線鄰近等級劃分

對于管線鄰近等級劃分，具體如表1。

表1 管線鄰近等級劃分

4 管線安全風險因素分析

①管線自身的影響。對于地下管線，其自身能夠承受的荷載與形變抵抗能力是確保管線能夠正常運行的關鍵。但管線自身的腐蝕情況以及滲漏情況，也會對管線的安全運行造成一些影響。②地鐵施工的影響。工程施工管理是影響管線安全風險的主要因素之一，且在公路工程施工過程中，其必定會在一定程度上破壞管線鄰近的土體平衡狀態(tài)，這樣一來，會使得重力重新分配以及造成沉降影響，從而給管線正常工作帶來一些附加壓力，在此情況下，必然會使管線應力發(fā)生變化，最終引發(fā)附加形變現(xiàn)象。③土質參數(shù)的影響。大多數(shù)情況下，管線都是以網絡形式存在的，所以，只要土質層參數(shù)不同，其對同一地區(qū)管線帶來的影響也是不一樣的。此外，在進行管線安全風險的衡量時，要以內摩擦角、彈性模量為主，并將粘聚力作為評定的標準。④相對位置的影響。所謂相對位置，一般是指管線及地鐵之間的相對豎直距離、相對水平距離。對于管線變形現(xiàn)象，其與距離存在一種反比例關系。

5 管線安全風險評價標準

①Ⅰ級：管線沉降較小，煤氣管線沉降值應小于5mm，給水管線沉降值應小于10mm，排水管線沉降值應小于20mm。②Ⅱ級：管線沉降很小，煤氣管線沉降值介于5～8mm，給水管線沉降值應為10～20mm，排水管線沉降值應為20～30mm。③Ⅲ級：管線沉降處于安全范圍內，煤氣管線沉降值應為8～10mm，給水管線沉降值應為20～30mm，排水管線沉降值應為30～40mm。④Ⅳ級：管線發(fā)生較大沉降，煤氣管線沉降值應為10～20mm，給水管線沉降值應為30～40mm，排水管線沉降值應為40～50mm。⑤Ⅴ級：管線發(fā)生很大沉降，煤氣管線沉降值要大于20mm，給水管線沉降值要大于40mm，排水管線沉降值要大于50mm。

6 管線安全風險管理控制措施

當風險等價為Ⅰ級時，管道處于安全狀態(tài)，需以施工參數(shù)控制為主，但是在正式施工之前，不需要對管線采取專門的保護措施。在施工中，可適當監(jiān)測管線的沉降。

當風險等級為Ⅱ級時，管道處于較安全狀態(tài)，只需進行簡單的保護，即僅需對隧道施工過程采取一般性安全保護措施，僅需要在洞（坑）內采取措施，施工中管線安全監(jiān)測強度較小。

當風險等價為Ⅲ級時，管道處于危險狀態(tài)，此時需要采取重點保護措施，即對管線所在土體和隧道施工過程同時采取較為專業(yè)的保護措施，需要在洞（坑）內、洞（坑）外同時采取措施；施工中加強施工參數(shù)控制，提高管線狀態(tài)的監(jiān)測頻率，同時對管線周圍松散土體進行注漿加固。

當風險等價為Ⅳ級時，管道處于比較危險狀態(tài)，此時需采取專業(yè)保護措施，即對管線所在土體和隧道施工過程同時采取專業(yè)保護措施，除在洞（坑）內、洞（坑）外同時采取措施外，還需要有專業(yè)人員提供的專業(yè)保護措施和緊急預案；施工前，對管線及隧道之間的土體進行注漿加固或進行鋼板樁隔離加固；施工中嚴格施工參數(shù)控制，嚴密監(jiān)測管線狀態(tài)，還可使用懸吊法或支撐法來固定管線。

當風險等價為Ⅴ級時，管道處于很危險狀態(tài)，此時除了要做好上述專項保護措施之外，還要制定專項性緊急預案，對管線荷載進行徹底的清除，并采用注漿加固及鋼板隔離加固的方式來強化管線，尤其是需要密切的觀察施工參數(shù)，加強管線固定。

7 案例分析

某隧道工程中的某豎井基坑寬29.3m，長43.6m，開挖深度為21.8m，地下連續(xù)墻厚度為0.8m，插入深度為34.5m。設置5層支撐，第一道為鋼筋混凝土支撐，其它均為鋼支撐，且其主要由正交撐和斜撐組成。豎井基坑附近有一給水管道，給水管道埋深1m，距離基坑6.8m，管材為C20混凝土，其管徑為0.8m，厚度為50mm，管線運行狀況一般，根據(jù)上述級別標準，判定管線鄰近等級為Ⅴ級，需要進行詳細安全評估，從而確定管線的安全風險等級和施工對策。

通過對該工程進行數(shù)值模擬分析，可得出該工程中給水管道的變形情況，并發(fā)現(xiàn)其最大位移主要發(fā)生在基坑中部，而管線變形的最大水平位移為6.932mm、最大豎向位移為1.284mm。由此可以看出，管線的豎向位移和水平位移均不超過30mm，安全風險等級為Ⅲ級，需采取重點保護措施，在施工中控制施工工藝，基坑開挖時，注意及時設置支撐，做到隨挖隨撐，并注意變形監(jiān)測，如果監(jiān)測結果發(fā)現(xiàn)變形過大，則需加固基坑附近的土體。該工程基于以上要求順利完成了施工，施工監(jiān)測結果表明該管線變形有效控制在要求范圍內。

8 結語

總而言之，地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，但地鐵施工又無法避免對鄰近地下管線造成影響，嚴重的甚至還會導致管線出現(xiàn)破壞現(xiàn)象。因此，必須對地鐵施工鄰近管線安全風險進行深入的研究，從而制定出適宜的管理措施，確保地鐵施工以及鄰近管線的安全。

[1]王海濤，王凱，宋詞，等.地鐵隧道鉆爆法施工鄰近埋地管線的安全風險管理研究[J].科學技術與工程，2015（11）：106～110.

[2]吳賢國，張立茂，陳躍慶，等.地鐵施工臨近管線安全管理及評價標準研究[J].鐵道標準設計，2014（09）：99～102.

[3]吳賢國，張立茂，陳躍慶.地鐵施工鄰近橋梁安全風險管理研究[J].鐵道工程學報，2012（07）：87～92.

U455.1

A

1673-0038（2015）46-0170-02

2015-11-1

曹根發(fā)（1986-），男，工程師，本科，主要從事地鐵施工管理工作。