黃清證

1 引言

地鐵施工對鄰近管線有一定影響，給管線帶來安全風(fēng)險。所以，我們要客觀分析地鐵施工給鄰近管線帶來的影響和風(fēng)險，并加以管理實施和應(yīng)急措施，縮小影響范圍并減小安全隱患，確保地鐵施工的質(zhì)量，保證鄰近管線的安全。

2 鄰近管線安全風(fēng)險管理的重要意義

為保障生產(chǎn)生活所需，在地下埋設(shè)了多種管道，如供暖、通信、天然氣、水電等管道。由于不同種類的地下管道在埋設(shè)位置、管線功能、埋設(shè)時間、施工方法、管線材質(zhì)、接頭方式等各方面存在著顯著區(qū)別，所以不同的管線對外界風(fēng)險的抵抗能力不一樣。在地鐵地下工程施工中，經(jīng)常會碰到地下管道的主干線和支線，如果因為地鐵施工造成地下管道損壞，不僅僅會增加地鐵工程得安全隱患，造成重大安全事故，還會對一定范圍的人們生產(chǎn)生活造成影響，帶來巨大的經(jīng)濟損失。隨著我國的城市軌道建設(shè)快速發(fā)展，城市地鐵工程也逐年遞增。因為地下管線錯綜復(fù)雜，地鐵工程必須考慮管線分布的情況，避免在地鐵隧道施工中地層出現(xiàn)擾動，進而威脅到管線的安全。尤其在地鐵隧道下穿施工過程中，如果出現(xiàn)影響較大的地層位移情況，則會出現(xiàn)損壞管線，電力中斷、瓦斯泄露、水管滲水等事故。如果某隧道在下穿施工中，同時引發(fā)了該區(qū)域的地下滲水坍塌和天然氣管道破裂，天然氣泄漏，造成施工線路發(fā)生爆炸，使附近的數(shù)千戶居民停水、停氣、停電。為了避免上述情況的發(fā)生，有效規(guī)避地鐵施工的鄰近管線安全風(fēng)險，我國出臺并實施的GB50715-2011中明確指出，將地鐵工程施工安全評價歸入施工環(huán)境安全管理評價，評價內(nèi)容主要包括三個方面，即地下管線、水文地質(zhì)周邊建筑物。通過評價標(biāo)準(zhǔn)可以看出，地鐵施工必須重視對鄰近管線的安全風(fēng)險管理，為確保地鐵順利完工、避免安全事故奠定基礎(chǔ)。地鐵施工附近管線如圖1所示。

3 案例分析

某隧道工程豎井基坑的寬度為29.3m，長度為43.6m，開挖深度21.8m，地下連續(xù)墻插入深度34.5m，厚度0.8m，設(shè)置5層防護支撐，第一道是鋼混支撐，其它是鋼支撐，由斜撐和正交撐組合而成。豎井基坑周圍設(shè)有一給排水管道，管道埋深為1m，與基坑距離6.8m，管徑0.8m，管材是C20混凝土，厚度50mm，管線的現(xiàn)狀一般，判別管線的鄰近等級的Ⅴ級，需要作進一步的安全評估來確定管道的風(fēng)險等級和相應(yīng)的施工方案。根據(jù)該工程的基坑所在的空間位置，建立施工工程對管道變化的三維空間有限元的計算模型，因為基坑是近似對稱的，所以取基坑對稱的部分進行建模預(yù)算。用空間八結(jié)點非協(xié)調(diào)單元作為地下連續(xù)墻的圍護結(jié)構(gòu)，支撐使用空間梁單元，土體使用彈塑性本構(gòu)模型，管線使用殼單元模擬。

圖1 地鐵施工管線圖

4 地鐵施工對鄰近管線的影響

4.1 破壞管壁

地鐵施工工程中會對鄰近管道產(chǎn)生壓力，從而會使管道受壓，需要管道用自身內(nèi)應(yīng)力作支撐，一旦管壁內(nèi)應(yīng)力接近或超過最大內(nèi)應(yīng)力，管道的支撐作用就會驟降，管道的某些部位就會屈服或者脆性斷裂，導(dǎo)致管道損壞。

4.2 壓屈管壁

壓屈管壁現(xiàn)象在柔性管道上出現(xiàn)的機率較大，其管道內(nèi)部呈現(xiàn)出真空狀態(tài)，外部為靜壓力，周圍土壤夯實，土壓較高。在承受較大負(fù)載時會出現(xiàn)橢圓化的形態(tài)，形成撓曲，當(dāng)撓曲達到極限，管子其中一個截面會出現(xiàn)凹陷。管道柔性越強，管壁結(jié)構(gòu)就越容易處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4.3 破壞構(gòu)造

地下管線的截面如果長期位于外壓較大、受拉的環(huán)境中，截面處很容易出現(xiàn)裂縫，柔性管道的轉(zhuǎn)角連接處超過最大值，連接的口部可能發(fā)生滲漏。

5 地鐵施工臨近管線管理方法探析

5.1 對管線的安全管理

為了盡可能的避免意外情況的發(fā)生，施工團隊盡量在施工準(zhǔn)備階段遷移臨近管線，來以規(guī)避其對地鐵工程的相互影響。如果實在無法遷移，就增加防范措施用以保護，并派遣監(jiān)理負(fù)責(zé)人員到現(xiàn)場監(jiān)督管理。當(dāng)管線出現(xiàn)突發(fā)情況時，則用主動或被動保護的措施來加以維護。主動保護是在地鐵施工中引入先進技術(shù)，規(guī)避地下低層可能出現(xiàn)的很大波動；被動保護就是在地鐵施工過程中提高多種地層承載力來加強管線的抗變形能力。對附近管線的具體管理，在施工準(zhǔn)備階段要勘察施工地點周圍的地質(zhì)情況和鄰近管線分布，再決定采用對應(yīng)的保護措施，并提前預(yù)估可能出現(xiàn)的安全隱患，調(diào)入防止塌方的材料。施工進程中如果使用大型設(shè)備，必須在作業(yè)區(qū)域鋪設(shè)鋼板，并硬化作業(yè)區(qū)域的混泥土，且混泥土的厚度最小20cm、最大40cm。但是對于排水管線來說，排水管的管理需和相關(guān)部門進行溝通，采用移除或者改道的方式，如果地下排水方溝直徑偏大，可先鋪防水材料，確保材料的縱向接口，將防水材料和混凝土完整貼合，保證防水材料與管線上接口的無縫銜接。也可進行適當(dāng)補救，對于容易被施工影響的臨近管線，為確保它的完整性，可在加固管線的周圍打上隔離樁，并且將注漿管口設(shè)置在地表，根據(jù)施工進行情況實行注漿。

5.2 控制管線的安全措施

地鐵施工所采用的挖法是暗挖法，因為在施工過程中許多臨近管線不會直接暴露，但工程對地下管線的影響卻是直觀存在的，增加了地下管線出現(xiàn)風(fēng)險的可能，不利于風(fēng)險的管理。所以減少管線的安全風(fēng)險是必要的，減少風(fēng)險發(fā)生需要采用不同的管理方法。首先，將鄰近管線移除，這是最常見的方式之一。在工程臨近受挖掘影響較大的管線時，用改遷的方法來評估風(fēng)險，并規(guī)劃改遷的線路。如果管線改遷受到了周圍地質(zhì)條件和實際需求的限制，在得到有關(guān)許可后可以馬上更換管道的材料或加強局部受影響的管線。就像將鋼混管道更換為鋼制管道，用以灌漿保護材料，增強受壓管道內(nèi)強度來抵抗變形，在其四周設(shè)置用于插入地下較深的隔離樁，并在隧道外做出隔墻，增加管道和隧道的距離，減輕管線與隧道之間的相互影響。

5.3 監(jiān)控管線的安全

為了降低鄰近管線在地鐵施工過程中可能出現(xiàn)安全風(fēng)險的機率，防止重大安全事故的發(fā)生，應(yīng)及時收集管道動態(tài)信息，解決管線破損等各種方法來加強對管線的監(jiān)控管理。詳細(xì)監(jiān)管方式分為兩種：①直接測點；②間接測點。直接測點就是在管線上設(shè)置觀測點，監(jiān)測管線是否出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，保證了監(jiān)測結(jié)果的精確度。直接測點的方式分為兩種，分別是套管式直接測點和抱箍式直接測點。第一種套管式直接測點，是在監(jiān)測管道的上方與地面之間靜置一根硬塑料管，塑料管內(nèi)套有測桿，直觀表示了管線的沉降。這種方式操作簡便，無需對路面進行開挖即可進行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果具有較高的精準(zhǔn)度。

抱箍式直接測點是測量出管線直徑，用扁鐵做出直徑與管線等長的鐵環(huán)，連接測桿并套在管線上，將測桿與地面相連并放到窯井中，以免阻礙交通。但這種方式需要對路面開鑿，不可用于城市內(nèi)的重要交通線路，只能用于普通線路。間接測點的安全位置一般在管線的上方或者對應(yīng)的井蓋上，該方式操作簡單不需要破土開挖，不過測量精度因為與管線具有一定的距離所以無法保證。

6 結(jié)論

綜上所述，地鐵施工是一項較為復(fù)雜且特殊的工作，地下管線又是城市基礎(chǔ)設(shè)施中必不可少的一部分，其受地鐵施工特點的影響，在實際施工中，一旦地鐵開始施工，必然會對鄰近管線的安全性造成影響或破壞。對此，我們需要了解地鐵施工有哪些特點，這些特點可能給鄰近管線能造成哪些影響，評估其可能的安全風(fēng)險，給出相應(yīng)的防治方案。最大限度確保鄰近管線的穩(wěn)定，使其免受地鐵施工的破壞。加強安全風(fēng)險的管理，通過相關(guān)方法的合理使用，在保障地鐵工程順利進行的條件下，為鄰近管線安全提供保障。