吳賢國，張立茂，陳躍慶，余群舟，覃亞偉

(華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院， 武漢 430074)

地鐵施工臨近管線安全管理及評價標(biāo)準(zhǔn)研究

吳賢國，張立茂，陳躍慶，余群舟，覃亞偉

(華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院， 武漢 430074)

基于《地鐵工程施工安全評價標(biāo)準(zhǔn)》國家標(biāo)準(zhǔn)編制項目的支持，對地鐵工程施工臨近地下管線安全管理及評價進行研究，確定地鐵施工臨近地下管線安全風(fēng)險管理的工作內(nèi)容與要求，分析臨近地下管線的調(diào)查內(nèi)容、調(diào)查步驟及其變形控制標(biāo)準(zhǔn)；將地鐵施工誘發(fā)臨近管線安全風(fēng)險劃分為五個等級，提出不同安全風(fēng)險等級下地下管線的保護措施；并在此基礎(chǔ)上建立地鐵工程施工臨近管線安全管理體系及評價標(biāo)準(zhǔn)。

地鐵施工；地下管線；安全管理；評價

1 概述

當(dāng)前我國正處于城市軌道交通建設(shè)新高潮，已經(jīng)成為世界上最大的城市地鐵建設(shè)市場[1-2]。隨著城市化進程加快，城市地下管網(wǎng)日益復(fù)雜，隧道施工將難以避免地穿越地下管線。當(dāng)隧道下穿地下管線時，會造成土層擾動而影響管線安全，當(dāng)?shù)貙游灰七^大時，甚至?xí)斐晒芫€損壞，進而引發(fā)電力中斷、煤氣泄漏等事故，威脅人民生命及財力安全[3-5]。如2007年2月5日，南京地鐵2號線漢中門到上海路隧道區(qū)間發(fā)生滲水塌陷事故，造成天然氣管線破裂爆炸，事故導(dǎo)致附近的5 400戶居民停水、停電、停氣。

于2012年6月1日起實施的國家標(biāo)準(zhǔn)《地鐵工程施工安全評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB50715—2011)明確提出，地鐵工程施工環(huán)境安全管理評價作為地鐵工程施工安全評價體系中的重要內(nèi)容之一，環(huán)境安全評價包括地下管線，周邊建(構(gòu))筑物，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)3個評價項目[6-7]，這體現(xiàn)了對地鐵工程施工對環(huán)境及地下管線安全管理的重視。

本文基于《地鐵工程施工安全評價標(biāo)準(zhǔn)》國家標(biāo)準(zhǔn)編制項目的支持，并根據(jù)所承擔(dān)的武漢地鐵、沈陽地鐵、鄭州地鐵等地鐵施工安全監(jiān)控工作的實踐經(jīng)驗，明確地鐵工程施工臨近管線安全管理的內(nèi)容、方法和要求，提出地鐵工程施工臨近管線安全管理體系及其評價標(biāo)準(zhǔn)。

2 地下管線安全管理

地鐵工程施工過程中會遇到眾多的地下管線，包括水、電、氣、熱、通訊等多類管線的干線與支線等，這些管線是一定區(qū)域內(nèi)單位和居民生產(chǎn)生活的重要保障。同時，這些地下管線由于功能、管線類型和管材、鋪設(shè)方法、埋置深度、埋深年代、接頭形式、修建標(biāo)準(zhǔn)的不同，其抵抗外界影響的能力和造成損壞的原因也不同。地鐵工程施工中若對地下管線造成損壞，不僅影響一定區(qū)域內(nèi)單位和居民生產(chǎn)生活，也會對地鐵工程施工帶來重大安全隱患或事故。因此應(yīng)對工程影響范圍內(nèi)地下管線進行現(xiàn)狀調(diào)查與評估，形成調(diào)查報告并制定專項保護措施。

地下管線安全管理主要內(nèi)容包括：(1)管線現(xiàn)狀調(diào)查；(2)管線現(xiàn)狀評估；(3)管線保護安全等級確定；(4)管線安全保護控制措施。

2.1 管線現(xiàn)狀調(diào)查

地鐵施工實際誘發(fā)工程事故的往往是一些年代久遠(yuǎn)的地下管線，這些管線年久失修，且滲漏嚴(yán)重，在建設(shè)時根本沒有設(shè)計圖紙，很難進行準(zhǔn)確定位。地鐵施工臨近地下管線的現(xiàn)狀調(diào)查是管線安全管理的基礎(chǔ)工作[11]。從保證地下管線安全和地鐵工程本身安全2個方面考慮，應(yīng)對地下管線各相關(guān)指標(biāo)做全面而詳細(xì)的調(diào)查，管線現(xiàn)狀調(diào)查內(nèi)容和調(diào)查步驟如表1所示，其中，管線現(xiàn)狀調(diào)查應(yīng)重點涉及管線權(quán)屬單位、橫斷面形狀等8個方面內(nèi)容，管線調(diào)查步驟包括初查、詳查及補查3個環(huán)節(jié)。

表1 管線現(xiàn)狀調(diào)查內(nèi)容與調(diào)查步驟

2.2 管線現(xiàn)狀評估

管線現(xiàn)狀評估是在管線調(diào)查的基礎(chǔ)上，確定管線的安全現(xiàn)狀和控制標(biāo)準(zhǔn)，其中重點工作是明確管線控制標(biāo)準(zhǔn)及其確定方法。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對地下管線安全控制標(biāo)準(zhǔn)的研究較少，尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前國內(nèi)外采用的地下管線控制標(biāo)準(zhǔn)有管線垂直和水平變形、管線接頭轉(zhuǎn)角與脫開、管線應(yīng)變方面的控制標(biāo)準(zhǔn)[8-10]。目前國內(nèi)主要采用經(jīng)驗控制標(biāo)準(zhǔn)，部分地區(qū)結(jié)合自身實際制定有地方標(biāo)準(zhǔn)，如下所述。

(1)《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》(GB50299—1999)、《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》(GB50289—1998)等標(biāo)準(zhǔn)給出：煤氣管線的變形、沉降或水平位移不能超過10 mm，位移速率不超過2 mm/d；自來水管線的變形、沉降或水平位移不能超過20 mm，位移速率不超過5 m/d。

(2)上海市政部門規(guī)定：煤氣管線的位移允許值為10～15 mm，自來水管線位移允許值為30～50 mm。

(3)湖北省地方標(biāo)準(zhǔn)《基坑工程技術(shù)規(guī)程》(DB42/159—2004)給出規(guī)定要求，煤氣管道：沉降或水平位移不應(yīng)超過10 mm，位移速率連續(xù)3 d不應(yīng)超過2 mm/d；供水管道：沉降或水平位移不應(yīng)超過30 mm，位移速率連續(xù)3 d不應(yīng)超過5 mm/d。

(4)北京地鐵、重慶地鐵等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：管線部位的地表最大斜率2.55 mm/m。

(5)《廣州地區(qū)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定》(GJB02—98)規(guī)定：柔性(承插式)接頭水管接頭間局部傾斜值不大于0.25%；剛性(焊接)接頭水管接頭間局部傾斜值不大于0.6%；剛性(焊接)煤氣管接頭間局部傾斜值不大于0.2%。

(6)德國建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：管線允許水平變形為0.6 mm/m，容許傾斜變形為1～2 mm/m。

根據(jù)現(xiàn)有的研究和標(biāo)準(zhǔn)可以看出，目前的控制標(biāo)準(zhǔn)涉及管線位移變形、管線接頭變形、管線應(yīng)變等方面，但考慮因素各有不同，缺乏系統(tǒng)性。

基于目前國內(nèi)外控制標(biāo)準(zhǔn)及工程實踐，建議管線變形控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在考慮管線用途和使用情況的基礎(chǔ)上，采用管線垂直和水平變形值來反映管線的安全狀況比較合適，主要原因是：(1)城市地下管線埋深較淺，管線不均勻沉降和水平變位是導(dǎo)致管線發(fā)生接頭轉(zhuǎn)角、脫開和出現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變最直接的原因；(2)在地下管線變形監(jiān)測中，很難直接監(jiān)測或獲得管線接頭轉(zhuǎn)角值或彎曲應(yīng)力值，施工中常用的直接監(jiān)測法和間接監(jiān)測法所監(jiān)測的數(shù)據(jù)一般均為管線垂直和水平變形值。因此，采用垂直和水平變形值來判斷管線的安全狀況更具代表性。同時，由于地下管線埋深通常在1.5 m以內(nèi)，可以認(rèn)為管線對周圍土體的移動沒有抵抗能力，即可近似用對應(yīng)地表處的變形值作為管線安全狀況判定的依據(jù)[11]。

2.3 管線保護安全等級確定

確定管線保護的安全等級首要和主要工作是確定管線保護的安全等級，管線安全風(fēng)險等級劃分主要可考慮管線變形、管線的用途、管線運行狀況因素。文獻[13]依據(jù)《生產(chǎn)安全事故報告和調(diào)查處理條例》第三條，根據(jù)地下管線事故影響范圍和事故嚴(yán)重程度，可以將地下管線事故分成特別重大(Ⅰ級)、重大 (Ⅱ級)、較大(Ⅲ級)和一般(Ⅳ級)四個級別。文獻[5]根據(jù)風(fēng)險綜合指數(shù)將隧道施工鄰近管線的風(fēng)險等級劃分為低度、中度、高度和極高度四個等級。本文將“安全”這一級也加入到安全風(fēng)險等級范圍內(nèi)，同時，結(jié)合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和大量工程實踐，將臨近管線安全風(fēng)險等級劃分為五級。表2為地鐵施工誘發(fā)臨近管線安全風(fēng)險等級劃分及狀態(tài)描述，其中主要明確了對變形要求高且安全風(fēng)險高的煤氣管線和給排水管線控制標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 管線安全保護控制措施

對于不同安全風(fēng)險等級的地下管線需采取不同保護措施。表3為不同安全風(fēng)險等級的地下管線保護措施。

表2 臨近地下管線安全風(fēng)險等級劃分及狀態(tài)描述

表3 不同安全風(fēng)險等級的地下管線保護措施

3 地下管線安全管理評價

地下管線安全管理評價是對地下管線安全風(fēng)險管理的具體實施方案及執(zhí)行情況進行評價，判斷地下管線安全保護措施的及時有效性。結(jié)合《地鐵工程施工安全評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB50715—2011)的編制工作，對于地下管線評價要求應(yīng)包括地下管線調(diào)查、地下管線影響2個分項[6]。

(1)地下管線調(diào)查評價

地下管線調(diào)查評價應(yīng)符合下列規(guī)定：應(yīng)有工程影響范圍內(nèi)地下管線的調(diào)查報告；地下管線應(yīng)按危險程度列表，并應(yīng)制定專項保護方案，方案應(yīng)經(jīng)審批或論證。

(2)地下管線影響評價

地下管線影響評價應(yīng)符合下列規(guī)定：地鐵工程施工引起的地下管線改遷應(yīng)制定專門的方案；施工過程中，應(yīng)對地下管線進行巡查和監(jiān)測，并應(yīng)有巡查和監(jiān)測記錄；應(yīng)有對突發(fā)情況的應(yīng)急預(yù)案。

基于上述分析，構(gòu)建地鐵工程施工臨近地下管線安全管理評價標(biāo)準(zhǔn)，如表4所示。為了實際評價過程中發(fā)現(xiàn)問題和不足，提高評價警示作用，臨近地下管線安全管理評價實施過程中采用單項扣分法的形式，對于不符合要求的酌情扣除相應(yīng)分?jǐn)?shù)。地鐵施工安全管理水平劃分為合格和不合格兩個等級，一旦不合格便應(yīng)勒令整改。其中，合格條件為：分項評價表實得分應(yīng)≥70分。經(jīng)過地鐵施工安全管理評價，可發(fā)現(xiàn)地鐵施工安全管理制度不健全、職責(zé)不清晰、措施不得當(dāng)、效果不合格等方面內(nèi)容，并將存在的問題或隱患列出，令相關(guān)單位整改、提高。例如，某地鐵隧道工程臨近地下管線安全管理評價標(biāo)準(zhǔn)示例如表4所示，結(jié)果顯示地下管線安全管理執(zhí)行情況不合格，其主要問題存在于未制定地下管線專項保護與改遷方案，應(yīng)勒令整改。

表4 地鐵工程施工臨近管線安全管理評價示例

4 結(jié)語

地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，而地鐵施工將不可避免地對臨近地下管線產(chǎn)生影響，甚至?xí)斐晒芫€破壞。研究地鐵施工對臨近地下管線安全風(fēng)險影響及其管理評價，對保護地下管線的正常使用具有重要意義?；诖?，本文構(gòu)建了地鐵施工臨近地下管線安全管理及評價標(biāo)準(zhǔn)體系。

(1)結(jié)合目前國內(nèi)外控制標(biāo)準(zhǔn)及工程實踐，提出管線變形控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在考慮管線用途和使用情況的基礎(chǔ)上，采用管線垂直和水平變形值來反映管線的安全狀況比較合適。

(2)明確了地下管線現(xiàn)狀調(diào)查內(nèi)容和調(diào)查步驟，在此基礎(chǔ)上將地鐵施工誘發(fā)臨近管線安全風(fēng)險劃分為五個等級，并提出不同安全風(fēng)險等級地下管線保護措施。

(3)建立了地鐵施工地下管線安全管理評價指標(biāo)體系，結(jié)合單項扣分法制定切實可行的地鐵施工臨近地下管線安全評價標(biāo)準(zhǔn)，將地鐵工程施工安全納入標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理，以確保地鐵工程安全施工。

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Safety on Management and Assessment standard for Adjacent Pipelines in Metro Construction

WU Xian-guo， ZHANG Li-mao， CHEN Yue-qing， YU Qun-zhou， QIN Ya-wei

(School of Civil Engineering and Mechanics， Huazhong University of Science and Technology， Wuhan 430074， China)

Based on the national standard of “Standard for Construction Safety Assessment of Metro Engineering”， this paper studies the safety management and evaluation of adjacent underground pipelines in metro construction， specifies safety risk management work details and requirements regarding existing pipelines near metro construction， analyses investigation contents and procedures， and deformation control standard for the protection of adjacent pipeline. The safety risks of adjacent pipelines induced by metro construction are classified into five levels， and corresponding control measures are proposed for each risk levels. The safety management and evaluation system for adjacent pipelines for metro construction is thus established．

Metro construction; Underground pipeline; Safety management; Assessment

2013-11-19；

：2014-01-07

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額司資助(2008-1-18)；國家自然科學(xué)基金(51378235)，武漢市建委科技項目(20100810)

吳賢國(1964—)，女，教授，E-mail:wxg0220@126.com。

1004-2954(2014)09-0099-04

U231+.3

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.09.024