白浩東

（中電建南方建設(shè)投資有限公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

地鐵工程施工具有擾動(dòng)性，易對(duì)市政管線的正常使用產(chǎn)生影響，如何兼顧地鐵施工有效性和既有市政管線穩(wěn)定性兩項(xiàng)要求是值得重點(diǎn)探討的技術(shù)課題。其中，針對(duì)既有給排水管線進(jìn)行遷改屬于常見的方法，可主動(dòng)規(guī)避地鐵施工對(duì)管線的影響，以便施工活動(dòng)的順利進(jìn)行以及各類管線的正常使用。

2 地鐵建設(shè)中給排水管線遷改設(shè)計(jì)要點(diǎn)

遵循因地制宜的原則，根據(jù)地鐵建設(shè)中各區(qū)間及站點(diǎn)的特點(diǎn)確定合適的遷改方案，其中遷改作業(yè)方法、遷改路徑、成本控制等均屬于設(shè)計(jì)階段需重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員必須全面顧及。給水管線的遷改應(yīng)參考原設(shè)計(jì)，保證在遷改過程中管道的功能不出現(xiàn)異常，例如水質(zhì)必須安全、禁止出現(xiàn)死水區(qū)。若遷改過程中涉及消火栓的改建作業(yè)，要充分考慮消防安全要求。

雨水管線的遷改建立在流向和回流范圍不發(fā)生變化的前提下，以保證管道有足夠的行洪能力。若現(xiàn)場(chǎng)施工條件良好，可提高施工段的暴雨重現(xiàn)期。臨時(shí)排水設(shè)施的設(shè)計(jì)方案需科學(xué)、可行，確保在管線遷改過程中可高效降排水。非必要時(shí)，盡可能減少大型防洪設(shè)施的遷改工作量，若必須進(jìn)行遷改，須嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行。以現(xiàn)狀箱涵的遷改為例，應(yīng)報(bào)請(qǐng)水務(wù)及河道等相關(guān)部門批復(fù)，在此前提下推進(jìn)遷改工作進(jìn)程，并在遷改時(shí)采取導(dǎo)流措施。

污水管線埋設(shè)深度大，在采取支護(hù)措施后，方可進(jìn)行開挖和回填，同時(shí)保證排水及污水轉(zhuǎn)輸?shù)恼＿M(jìn)行，盡可能將遷改工作一次落實(shí)到位[1]?，F(xiàn)場(chǎng)施工條件普遍復(fù)雜，如大量泥土的存在將導(dǎo)致排水管道被堵塞，為突破此類特殊條件的限制，非必要時(shí)不采用倒虹吸及加壓排水裝置。

3 給排水管線遷改措施

繞遷、懸吊、支托、就地保護(hù)均是給排水管線遷改中的常見方式，各自的應(yīng)用原理及應(yīng)用特點(diǎn)有所差異，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件、安全要求、工期、成本等因素而定。

3.1 繞遷

繞遷是對(duì)與地鐵施工產(chǎn)生沖突的管道做改道處理，以減小對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的影響。這種方式對(duì)施工影響較小，主要適用于周邊有埋放管位的空間，基坑上方不允許有管線架設(shè)的工點(diǎn)。繞遷有臨時(shí)繞遷和永久繞遷兩種方式[2]。臨時(shí)繞遷指的是在短時(shí)間內(nèi)繞遷管道，待地鐵在原管位施工完成后，廢除臨時(shí)管道，恢復(fù)原管道；永久繞遷指的是一次性遷改到位，后續(xù)無須再進(jìn)行遷改處理，如果在主體墩柱及設(shè)備口進(jìn)行管線遷改，均為永久繞遷。

3.2 懸吊和支托

給排水管線橫跨基坑，且受到技術(shù)、工期等因素的限制不具備繞遷的條件時(shí)，可采用懸吊或支托的方法，其思路是設(shè)置行（吊）架或支托裝置，將管線懸掛在基坑上方，保證管線正常使用的同時(shí)避免對(duì)工程施工產(chǎn)生影響。管線施工結(jié)束后，回填至保護(hù)線標(biāo)高[3]。相比繞遷的方法，管線懸吊的工程量較少，成本較低，但可能由于懸吊方式不當(dāng)引起管線接口斷裂問題，且機(jī)械設(shè)備可能與管線發(fā)生碰觸，導(dǎo)致管線無法正常使用。

3.3 原地加固保護(hù)

管頂覆土難以承受上部荷載作用時(shí)，管線受到較為強(qiáng)烈的荷載作用，有受損的可能。針對(duì)該施工條件，宜對(duì)管線采取原地加固保護(hù)措施，例如，在管道上方修筑溝槽，將管道包封在溝槽內(nèi)，并向溝槽中回填石粉渣或細(xì)砂。為充分發(fā)揮出溝槽對(duì)管線的防護(hù)作用，管槽宜采用混凝土結(jié)構(gòu)。

4 給排水管線遷改中的常見問題及對(duì)策

4.1 防洪設(shè)施的遷改問題

高架輕軌建設(shè)中，通常每間隔25～30 m 修建1 處橋梁墩柱，防洪排澇設(shè)施線路長、斷面積大，要盡可能避免墩柱修建在明渠斷面或現(xiàn)狀河道。若由于工程需要而在河渠內(nèi)建設(shè)高架輕軌的墩柱，應(yīng)按城市防洪設(shè)計(jì)要求補(bǔ)償河道過水?dāng)嗝?，同時(shí)立足渠道現(xiàn)狀，采取具有針對(duì)性的臨時(shí)導(dǎo)流措施。導(dǎo)流構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)分階段進(jìn)行，首先確定構(gòu)筑物的類別與等級(jí)，再劃分其洪水標(biāo)準(zhǔn)，最后做全方位的設(shè)計(jì)。結(jié)合實(shí)際環(huán)境對(duì)構(gòu)筑物做風(fēng)險(xiǎn)綜合分析，若構(gòu)筑物修建場(chǎng)所地處重要地區(qū)，需要合理規(guī)避導(dǎo)流施工期的內(nèi)澇災(zāi)害，為此宜提高防洪標(biāo)準(zhǔn)。部分城市軌道的施工周期長達(dá)5～10 a，局部站點(diǎn)的防洪構(gòu)筑物遷改的施工工期較長，為適應(yīng)在較長時(shí)間段內(nèi)的多個(gè)汛期水文條件，可適當(dāng)增加設(shè)計(jì)裕值。以盾構(gòu)法進(jìn)行地鐵區(qū)間的施工，對(duì)地表的擾動(dòng)性較小，地表防洪設(shè)施基本未受到影響；采用明挖法施工時(shí)，將與現(xiàn)狀排洪渠道及箱涵發(fā)生沖突，此時(shí)要配合車站主體的建設(shè)工序，分段、分步地完成箱涵及明渠的遷改作業(yè)。

以某地鐵工程三期工程中某地下車站為例，車站上部為市政道路相交路口，受地塊空間的限制，車站與8.0 m×3.5 m的排洪渠相交，排洪渠兩側(cè)有2 處雨水箱涵接入。為避免車站建設(shè)與既有設(shè)施相互干擾，對(duì)排洪渠做遷改設(shè)計(jì)，按Ⅴ級(jí)導(dǎo)流構(gòu)筑物設(shè)計(jì)導(dǎo)流，但將面臨拆遷工作量大、市政交通受擾嚴(yán)重的問題。針對(duì)該狀況，以項(xiàng)目所在城市的防洪排澇規(guī)劃中該流域的遠(yuǎn)期要求為準(zhǔn)做優(yōu)化設(shè)計(jì)，將現(xiàn)狀的排洪渠改造為3 孔5.0 m×3.5 m 的箱涵，提出如下方案：將新建段箱涵分割為2段倒邊施工；待主體建設(shè)成型后，開始施工A 段箱涵，成型后將交通疏通至此箱涵之上，營造良好的條件，以便B 段箱涵施工活動(dòng)的順利進(jìn)行；考慮到工期較緊的特殊性，以分段圍堰原位導(dǎo)流的方法施工B 段箱涵，其思路是首先施工如圖1 所示的1 孔（圖1 的陰影部分），連通后依次完成其他孔的施工，最終順暢地將河道導(dǎo)入現(xiàn)狀箱涵；為順利開展原明渠下主體部分的施工作業(yè)，將原明渠廢除，此方式可避免因建設(shè)大型導(dǎo)流構(gòu)筑物導(dǎo)致周邊某些管線需二次遷改的問題。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)后，拆遷量大幅減少，且無須全路段封閉施工，有利于原市政道路的正常運(yùn)作，具有保證質(zhì)量、提高效率、減少成本等多項(xiàng)效果。

圖1 現(xiàn)狀排洪渠的遷改示意圖

4.2 出入口處管線遷改問題

地鐵車站建設(shè)中，配置多組電梯與樓梯，設(shè)4 處以上的出入口，并與地鐵車站的地下1 層站臺(tái)順接，出入口的建設(shè)易與現(xiàn)狀管線發(fā)生平面及高程的沖突，為不影響管線的正常功能，會(huì)涉及管線遷改作業(yè)。對(duì)于給排水管線，主要在出入口圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)大量進(jìn)行遷改。

以上述工程的C 號(hào)出入口為例進(jìn)行分析，在施工此部位的圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，將DN1 000 污水管道更換為鋼管，并懸吊至圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，以免施工對(duì)管線產(chǎn)生影響，待出入口結(jié)構(gòu)施作成型后，回遷管線。由于污水干管的埋深較大，其在出入口沖突時(shí)需降低結(jié)構(gòu)頂板，因此，在施工時(shí)將污水管繞行出入口，主動(dòng)規(guī)避影響，一次完成遷改作業(yè)。污水管道的遷改設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 污水管道在出入口處的遷改示意圖

出入口施工與箱涵發(fā)生沖突的情況在地鐵工程中頗為常見，針對(duì)此類沖突的應(yīng)對(duì)策略是將箱涵改為明渠，以形成臨時(shí)導(dǎo)流，出入口部位的施工結(jié)束后，將箱涵回遷原位，廢除導(dǎo)流明渠。

在本文所列舉的工程中，需對(duì)出入口上方2.5 m×2.0 m 的箱涵遷改，以便車站出入口施工活動(dòng)的順利進(jìn)行。箱涵總長93 m，設(shè)計(jì)坡度1‰。車站出入口的地勢(shì)較低，且恰逢城市商業(yè)核心區(qū)，車流量和人流量均較大，施工周期較長，需跨越3 個(gè)完整汛期，出于安全考慮，必須以較高的防洪要求開展遷改工作。繞行附屬結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流明渠長約125 m，而現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地有限，對(duì)導(dǎo)流施工產(chǎn)生制約作用，臨時(shí)性導(dǎo)流明渠上、下游水流銜接條件不佳，在銜接過程中常存在90°的轉(zhuǎn)角。因此，按照永久構(gòu)筑物重現(xiàn)期設(shè)計(jì)導(dǎo)流，即在50 年一遇的洪水重現(xiàn)期時(shí)導(dǎo)流構(gòu)筑物的排水必須暢通，根據(jù)此要求，設(shè)計(jì)的是2.5 m×2.2 m 的導(dǎo)流明渠，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件優(yōu)化設(shè)計(jì)，例如盡可能利用出入口外側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)施導(dǎo)流明渠施工作業(yè)，降低單側(cè)開挖、支護(hù)的成本。

4.3 車輛段管線遷改問題

車輛段屬于線路中的關(guān)鍵工點(diǎn)，可為車體的停放、車輛的檢修等活動(dòng)提供場(chǎng)所，在地鐵工程中，通常每條線路設(shè)置一處或更多處的車輛段。車輛段的占地面積普遍達(dá)到20 萬～40 萬m2，面積較大，易由于車輛段的建設(shè)產(chǎn)生大規(guī)模的給排水管線遷改作業(yè)。

沿廠區(qū)紅線外環(huán)廠設(shè)置給水管線，預(yù)留臨時(shí)用水接口，保證給水的有效性。根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆篮樵u(píng)估結(jié)果進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，依靠科學(xué)的設(shè)計(jì)方案切實(shí)保障排水系統(tǒng)的安全性。設(shè)計(jì)中，適配專用雨水箱涵，負(fù)責(zé)將收集的雨水排出。明渠穿越車輛段地塊時(shí)，更改為暗涵，或根據(jù)現(xiàn)狀明渠結(jié)構(gòu)特點(diǎn)做加蓋改造。車輛段建設(shè)在未開發(fā)區(qū)域時(shí)，截流流向車輛段的散排水，將此部分統(tǒng)一排入行洪渠道。

5 結(jié)語

經(jīng)過本文關(guān)于地鐵建設(shè)中給排水管線遷改問題及對(duì)策的分析后，做出如下總結(jié)：

1）給排水管線遷改是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作，要統(tǒng)籌兼顧，協(xié)調(diào)其他市政管線的施工順序，密切關(guān)注交通疏解進(jìn)度和地鐵主體建設(shè)工期，確保在規(guī)定工期內(nèi)完成遷改作業(yè)。

2）設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮地鐵工程建設(shè)和市政管線正常使用兩項(xiàng)要求，避免因工程建設(shè)而導(dǎo)致市政管線無法正常使用。

3）給排水管線遷改方式的設(shè)計(jì)以保證安全、質(zhì)量為基本前提，在此基礎(chǔ)上選擇具有經(jīng)濟(jì)性的遷改方式。

4）因地鐵建設(shè)需要而進(jìn)行管線遷改時(shí)，盡可能避免城市防洪設(shè)施的遷改。遷改時(shí)可視實(shí)際條件聯(lián)合采取加固、導(dǎo)流等方法，創(chuàng)設(shè)良好的遷改條件，力爭一次遷改到位。若由于遷改作業(yè)的需要而修筑臨時(shí)性導(dǎo)流構(gòu)筑物，應(yīng)明確等級(jí)及設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，進(jìn)而有效開展設(shè)計(jì)工作。