天津老城區(qū)地鐵建設管線切改策略與案例淺析

劉寶光

（天津市地下鐵道集團有限公司，天津 300000）

1 引言

地鐵工程具有戰(zhàn)線長、投資大、施工周期長、影響面廣等特點。老城區(qū)相較于新城區(qū)具有道路狹窄、無綠化帶建筑退線、地下管線錯綜復雜等特點，而天津作為北方的沿海城市相較于南方大城市還具有供熱管線較多、地下水位高、土壤存在冰凍深度等特點，這些因素都會使地鐵工程的前期準備變得更為復雜。本文將從地鐵的施工特點出發(fā)，結合地區(qū)管線切改的特點和難點，提出相應的技術方案和統(tǒng)籌管理策略，同時，結合實際案例，對地鐵建設涉及的市政管線切改經驗進行總結。

2 地鐵管線切改一般特點與設計思路

地鐵工程主要分為車站、隧道兩大部分。地鐵隧道由于覆土較深，采取盾構方式可有效避免線路通過區(qū)域開挖，對市政道路、管線的影響較小，通常不會對市政管線進行切改，盾構過程中做好管線檢測及沉降保護即可。地鐵車站位于市政道路和管線的下方，采取明挖、蓋挖等施工方式，均會與地下市政管線發(fā)生沖突。因此，為保證地鐵工程施工順利，會提前對與地鐵車站修建有矛盾的市政管線進行保護或切改。由于每個車站的工況不同，管線切改的方式也不同，故地鐵建設管線切改工程都具有唯一性，同類工程的方案不可復制，應結合周邊實際情況和管線運行情況，有針對性地制定合理的切改方案。

2.1 管線切改特點

天津地區(qū)市政管線一般分為給水、再生水、雨水、污水、燃氣、熱力、電力、路燈、通信九類，各類管線特點如下：

（1）給水、再生水管線包括輸水干管與配水管，并且道路上可能存在多個路由。管線主要為壓力管線，高程上基本無變化，多采用鋼管、鑄鐵管、塑料管等管材，管線連接要求較高。

（2）排水管線包括雨水、污水管，以重力流排水為主，受地面坡度、下游接管口高程等影響，管線切改時高程不易調整，且通常雨水管徑較大，施工造價較高。

（3）燃氣管線存在多個壓力等級、道路上可能存在多個路由。由于壓力管線中的氣體具有易燃易爆的特點，雖然在平面及高程上可以調整，但在切改敷設時應盡量做到平直。管線多采用鋼管、PE管等管材，連接要求高，存有一定的安全隱患。

（4）熱力管線季節(jié)性運營，壓力供熱水，在高程上可以上下調整，但是需要增加熱補償、固定墻等配套設施，管線多采用保溫鋼管，連接要求高。

（5）電力、通信管線。電力管線可存在多個電壓等級。通信管線一般數(shù)量和涉及的運營商較多，較為復雜。一般敷設在管道和纜溝內，也有部分直埋或架空敷設，兩類管線都具有可彎曲的特點，但對轉彎半徑要求較大。

為保證市政管線安全和施工順利，各市政管線在切改時的水平和垂直凈距應滿足《城市管線綜合規(guī)劃規(guī)范》（GB 50289-2016）中4.1.9管線水平凈距與4.1.14管線垂直凈距的要求。同時，結合天津地區(qū)管線施工經驗，考慮到冰凍深度影響，管線的最小覆土深度需滿足給水管線0.7m、再生水管線0.7m、電力直埋電纜0.7m、電力排管0.7m、通信管線0.9m、燃氣管線0.9m、供熱管線1.0m的要求。

2.2 管線切改方式

在城市范圍內上述每種市政管線都像網一樣具有系統(tǒng)性，重要管線的切改往往會影響管線的整體布局。結合管線與地鐵工程施工的關系，通常管線切改方式可分為一次性永久切改與分期切改最終復位兩類。而具體的管線切改方式又可分為永久切改、臨時切改、懸吊保護、臨時廢除等。各類管線切改方式可用于下列工況：

（1）永久切改：地鐵車站修建的周邊地區(qū)和城市道路綠化帶下有足夠的地下空間，同時，復位管線無法滿足與車站主體高程、安全等要求，可考慮將管線一次性永久切改到位。此類管線一般包括大管徑的排水管線、高等級的電力管線、燃氣管線等。

（2）臨時廢除：地鐵車站修建導致園林綠化臨時遷移、道路臨時斷交，相應的綠化供水管與路燈管線可臨時廢除；熱力管線在非供暖期可臨時截斷；雨水管線在枯水期可臨時斷管。此類管線可待綠化恢復、道路重建、供暖期及汛期之前恢復建設，保證正常使用。

（3）臨時切改：地鐵車站周邊空間較為緊張，且管線不可臨時廢除，需將管線臨時切改至無礙于施工的位置，待車站修建完成后予以復位。管線臨時切改是管線切改的主要類型，需要注意的是，有時空間過于緊張，應結合地鐵結構設計和工期要求，對某些市政管線進行分期臨時切改，以保證地鐵車站施工順利。

（4）懸吊保護：在上述條件無法滿足管線切改要求或切改成本較高時，可將管線采取懸吊方式在原位保護。一般用于橫跨主站體或車站出入口、風道的小管徑管線及電力、通信管線等。

2.3 管線切改原則

各類管線切改方式需結合實際情況，并遵循如下原則：

（1）地鐵車站主體范圍內、影響主體建設及其他管線切改的地下管線將廢除，上述管線參考地鐵工期規(guī)劃臨時位置，進行分期敷設。

（2）切改管線盡可能布置在導行路下或地鐵工程范圍外，以保證管線的安全。

（3）管線切改，基本遵循先重力流后壓力流、先深后潛、先剛性管后柔性管、小管讓大管、支管讓主干管等原則。

（4）大管徑臨時管線盡量一步切改到位。最后一期臨時管線盡量按復位位置考慮，以節(jié)約地下空間和切改成本。

（5）在出入口通道、風道上方或與車站主體較近的保留管線施工時，要采取有效措施對其進行妥善保護，做好應急預案。

2.4 管線切改設計思路

結合上述切改方式與原則，修建地鐵時的管線切改思路如下：

（1）對地鐵沿線的地形、地貌圖及地下管線物探圖進行實測。

（2）結合地鐵周邊地形情況，確定臨時用地范圍。

（3）根據交通主管部門意見及地鐵結構、周邊地形等情況進行交通導行設計。

（4）結合待施工站體結構與測繪圖，梳理需切改的市政管線。

（5）對接規(guī)劃主管部門，核實周邊規(guī)劃情況和規(guī)劃待建管線。

（6）同步考慮主站體結構、征地情況、規(guī)劃情況、交通導行情況，依據上述規(guī)則對與地鐵施工有矛盾的市政管線進行統(tǒng)籌安排，完成管線切改設計初稿。

（7）結合各管線產權單位、管理單位及其他部門意見，對管線切改設計進行完善。

3 天津老城區(qū)管線切改技術經驗與管理策略

除上述基本切改方式外，天津老城區(qū)有地下水位較淺、地上和地下空間緊張、地下管線復雜、管線數(shù)量眾多等特點，結合實際工程項目，總結出的技術與管理經驗如下：

3.1 技術經驗與措施

老城區(qū)的地鐵車站施工空間較為緊張，路邊建筑較近。管線臨時切改的方式最為常用，但有時也會面臨管線安全距離不足、管線覆土深度不足等問題。針對各類問題，通?？伸`活組合運用上述切改方式進行解決，也可采用下列技術手段：

（1）整合同類型管線。天津地區(qū)部分管線由于建設年代、壓力等級、管線規(guī)劃等原因占用多處路由位置。例如，電力管線包括220kV、110kV、35kV、10kV、0.38kV等。通信管線分為移動、聯(lián)通、電信、廣播電視等多家產權單位。由于地下空間較為緊張，可在滿足技術規(guī)范、產權單位認可、審批部門同意的情況下，將部分同類管線進行整合，以減少占據地下空間的寬度，進而實現(xiàn)在老城區(qū)有限的地下空間內進行管線切改。

（2）提高管線自身安全強度。主要可采取增加套管、管道壁厚、提高管道等級等安全措施，適當減少水平凈距。在采取此類方式后，管線間的水平間距仍需滿足要求，如燃氣管線等特殊管線的設計規(guī)范。

（3）變更站體結構。在部分管線確實無法切改且無法臨時廢除的情況下，可考慮在保證車站功能的基礎上，變更站體結構形式。如待切改排水管線交叉點位于車站上方，豎向高程不滿足覆土深度要求，可考慮在站體頂板預留凹槽，以供排水管線的切改施工。或地鐵車站修建位置不滿足特殊管線管理條例的保護范圍，需合理變更站體結構，以滿足管理條例。

3.2 管理經驗與策略

除技術措施外，合理的管理統(tǒng)籌策略也是保證地鐵工程管線切改施工順利的重要一環(huán)。由于管線切改涉及單位眾多，不可預見因素較多。結合天津地鐵實際情況，可采取下列管理策略：

（1）多方參與方案研討與反復質詢。由于地鐵工程管線切改包括的管線種類較多，同時，會涉及多家產權單位和管理單位，而前期工作是否完善將直接影響施工工期與成本。因此，建設單位需多方溝通協(xié)調，通過事務協(xié)商與工作協(xié)同的模式，提前解決各家產權單位可能發(fā)生的利益沖突，切改方案需征得利益部門同意，制定出不損害各單位切身利益、滿足公共利益的管線切改方案。

（2）合理安排工期、準備應急預案。地鐵工程施工需同步進行多項工程，因此，需對切改方案反復研究，確定施工的先后順序，避免先切改的管線給后切改的管線造成困難或重復切改。同時，對于后期施工中可能產生的不可控因素，需提前準備應急預案，與產權單位、管理單位建立溝通機制，以應對各種突發(fā)狀況。

（3）施工方案調整與質量監(jiān)控。地鐵工程施工前，需要對地下空間進行細致的勘察、測繪工作，對地鐵施工線路中的問題有初步了解，但在施工過程中，還會出現(xiàn)與勘察結果不一致的問題，所以，需要根據實際情況及時調整施工方案。另外，地鐵工程可能涉及多家施工單位統(tǒng)一施工，而不同的施工單位通常更為關注自身的工程進度與質量，這將導致整體工程混亂。因此，對施工過程進行有效監(jiān)管是市政管線遷移工作的重中之重，整個施工過程有任何改動都需要經過審批部門、產權單位、管理單位同意，以此保證整體工程有序進行。

4 典型案例淺析

上述問題為地鐵修建時管線切改過程中會遇見的常見問題，實際施工過程中往往更為復雜。下文就天津地鐵11號線延伸工程中的典型案例闡述地鐵管線切改的具體實施辦法。

天津地鐵11號線延伸工程為原11號線向西延伸至新一中心醫(yī)院的地鐵線路，線路主要沿復康路、保山道、保山西道敷設。地鐵沿線途經一中心醫(yī)院、新一中心醫(yī)院、南開翔宇學校等區(qū)域，保山南里、星環(huán)里等小區(qū)，服務南開區(qū)、西青區(qū)兩個行政區(qū)。其中，一中心醫(yī)院站站體位于航天道與紅旗路交口北側，車站沿津河南北向布置，與既有6號線一中心醫(yī)院站通道換乘。本站為地下三層島式站臺車站，共設置A、B、C三個出入口，兩組車站風亭采用明挖法施工。車站施工期間紅旗路一側交通無影響，晉寧橋和航天道采取斷交方式。本次待施工的車站周邊有一中心醫(yī)院、航天八三五八所等機構，車站周邊道路狹窄，地下管線眾多。另外，該站最困難的地方在于地鐵車站的河道下方明挖施工，經過模擬計算，車站未占用部分的過水斷面無法滿足原河道的汛期排水需求，因此，需要對影響河道的部分斷面進行導流，但周邊地形受限，實施難度極大。針對這一情況，經多方討論，形成兩個初步方案，一是占用車站東側管線臨時切改的空間修建方涵，保證汛期河水通過；二是在導流河道的基礎上修建臨時泵站和地上臨時管道，通過泵抽的方式保證河水通過。經過比選、分析方案和經濟等多方面因素，并征求管理單位的意見后，最終確定采取修建臨時泵站和管道的方式。一期修建車站時，拆除晉寧橋，將津河部分進行圍堰，并在津河西側上下游兩端分別建設一座臨時導河泵站，泵站之間建設一條地上DN2200臨時管線用于河道調水，共同滿足津河通水和水循環(huán)要求；二期車站附屬結構施工時，在車站頂板上復原河道，滿足津河通水要求。

管線切改設計單位在此方案基礎上，采取管線永久切改和臨時切改相結合的切改模式，并制定了切改方案。采取永久切改方式的是過河的電力、通信、自來水管線；采取臨時加復位方式的是河邊的路燈、通信、排水管線。地鐵建設單位將此版方案對接了各市政管線產權單位和管理單位，并對方案逐步修改，最終取得了各單位的認可。這版方案相較于前期研究的各版方案大大降低了投資成本，縮短了工期，同時也保證了河道和管線的安全。建設單位根據此版地鐵工程管線切改方案，詳細安排了施工時序，并提出了保護措施和多項應急預案，真正做到防微杜漸，拒絕隱患（見圖1）。

圖1 中心醫(yī)院站管線切改示意圖

5 結語

老城區(qū)相較于新城區(qū)修建地鐵涉及的地下管線錯綜復雜，需要考慮的事務眾多。為保證市政管線安全運行，地鐵車站施工順利，需充分協(xié)調地鐵建設與市政管線切改和各產權單位之間的關系，同時，需考慮公共利益，以最合理的管線切改方案和施工時序來保證施工工期、造價及可能出現(xiàn)的工程風險。