張恒忠

（上海地鐵咨詢監(jiān)理科技有限公司，上海 200032）

0 引 言

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的工程進(jìn)度常常因?yàn)楣芫€遷改滯后造成較大的延誤。如何在保證工期、節(jié)約投資的前提下，最大限度地推進(jìn)管線遷改工作，一直困擾著參建各方(尤其是業(yè)主方)。對(duì)影響施工的地下管線通常有兩種處理方法：臨時(shí)遷改或永久遷改；原位保護(hù)。為了降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)條件許可的情況下，對(duì)管線應(yīng)采取永久遷改或臨時(shí)遷改。但當(dāng)管線不允許永久遷改或臨時(shí)遷改工期太長(zhǎng)、成本過(guò)高、不具備條件等情況下，就只能采取原位保護(hù)。筆者介紹的案例就屬于處在永久遷改不可能、臨時(shí)遷改不具備條件的情況，因此只能采取原位懸吊保護(hù)。

1 工程概況

該工程位于昆明市人民西路與昌源中路交叉口即地鐵沙溝尾站，是昆明地鐵 3號(hào)線試驗(yàn)段工程的中間站，沿人民西路呈東西向布置。車站全長(zhǎng) 238.05 m；標(biāo)準(zhǔn)段寬 19.7 m，底板埋深 15.38 m～16.49 m。配線段長(zhǎng) 226.2 m，配線段寬度為9.9 m 單層單跨框架結(jié)構(gòu)，底板埋深 15.48 m～16.79 m。配線段(昌源中路下)存在一條埋深 5.6 m、內(nèi)徑 1.65 m的主污水管(材質(zhì)為混凝土管)，與車站配線段基本處于正交，流向自北向南，匯水面積為5 km2，水流量較大，且無(wú)其他備用排出口。

由于該主污水管的產(chǎn)權(quán)單位不允許永久遷改，臨時(shí)改遷方案經(jīng)過(guò) 1年多的討論研究仍沒(méi)有最終確定(不具備條件)。臨時(shí)遷改方案大致如下：根據(jù)主污水管埋深深、管徑大、車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)位置圍護(hù)樁無(wú)法施工的情況，擬采用先由主污水管西側(cè)的圍護(hù)樁為主污水管遷改提供路由；然后北側(cè)施作沉井，南側(cè)放坡開(kāi)挖至主污水管；開(kāi)挖車站內(nèi)土方，完成臨時(shí)遷改污水管的連接。沉井尺寸為6.7 m (南北方向)×5.2 m (東西方向)，沉井深度為9 m。由于人民西路北側(cè)管線眾多，有東西方向的雨水管線、電信管線、輸配水管及交通信號(hào)線，在人民西路和昌源中路西北角處施作沉井不具備條件。由于水流量較大，且無(wú)其他路由進(jìn)行排放，因此擬考慮在既有圍擋范圍內(nèi)配線段北側(cè)無(wú)管線位置施作沉井。然而，沉井深度為9 m，配線段北側(cè)為盾構(gòu)區(qū)間，盾構(gòu)區(qū)間覆土厚度約 9 m，沉井位置必然會(huì)對(duì)盾構(gòu)產(chǎn)生影響。若將沉井位置再向北側(cè)移動(dòng)，在現(xiàn)有昌源中路上又無(wú)法滿足現(xiàn)有交通條件，臨時(shí)遷改方案受各種條件限制無(wú)法實(shí)施。所以只能采取原位懸吊保護(hù)方案。

2 水文地質(zhì)情況

主污水管對(duì)應(yīng)的位置里程約為YCK9+182 處，管徑達(dá)到1650 mm，達(dá)到滿流狀態(tài)時(shí)將近58.6 t 重；上游污水源流量相當(dāng)大，通過(guò)觀察基坑南側(cè)污水管工作井內(nèi)水位，在不下雨正常流速時(shí)測(cè)得約 700 m3/h；在中雨 3 h左右的情況下，基坑南側(cè)污水管工作內(nèi)井水位距地面為1.4 m；在大雨 1.5 h左右的情況下，水位距地面只有 1.4 m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，基坑內(nèi)主污水管頂面距地面為5.6 m，低于工作井內(nèi)水位高度，受到水勢(shì)差產(chǎn)生的壓力作用，增加了污水管的受力。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，主污水管所在斷面自上而下地質(zhì)情況為：素填土、粉質(zhì)黏土、泥炭質(zhì)土、黏土等。其中污水管位于泥炭質(zhì)土中。泥炭質(zhì)土具有高含水性、高壓縮性、低承載力等特性。在進(jìn)入基坑開(kāi)挖土體卸載階段，泥炭質(zhì)土出現(xiàn)壓縮容易導(dǎo)致污水管變形。

3 主污水管懸吊保護(hù)方案及難點(diǎn)分析

3.1 懸吊保護(hù)方案

基坑開(kāi)挖至污水管位置時(shí)，對(duì)污水管進(jìn)行懸吊保護(hù)。首先污水管采用 2 cm 厚鋼板(專業(yè)加工成兩個(gè)半圓型)包封處理；然后采用 φ15.5 mm、6×19 型鋼絲繩進(jìn)行懸吊。主污水管上方安裝工字鋼梁，鋼絲繩固定在工字鋼梁上，從而構(gòu)成一個(gè)懸吊體系。

3.2 難點(diǎn)分析

(1)正值昆明雨季，水流量大，匯水面積 5 km2，而且無(wú)其他備用排出口，常達(dá)到滿流狀態(tài)，重量近58.6 t。

(2)懸吊跨度大，約 10 m。

(3)該污水管為混凝土材質(zhì)，每節(jié) 2 m，變形控制要求高；日變形量小于2 mm，累計(jì)變形小于10 mm。

(4)管線埋設(shè) 5.6 m，與車站配線段基本處于正交；在基坑開(kāi)挖、結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，嚴(yán)禁任何物體、施工機(jī)械與該管撞擊。

(5)基坑開(kāi)挖深度約 16 m，基坑變形控制要求高；日變形量小于2 mm，累計(jì)變形小于21 mm。

4 監(jiān)理控制要點(diǎn)及措施

4.1 管理控制要點(diǎn)及措施

(1)管線調(diào)查?，F(xiàn)場(chǎng)勘察與該管線竣工圖紙仔細(xì)核對(duì)，確保準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。

(2)施工前設(shè)計(jì)單位要對(duì)管線懸吊保護(hù)體系的受力進(jìn)行核算，并組織專家評(píng)審基坑施工方案和管線懸吊保護(hù)方案。

(3)監(jiān)理及主要管理人員參加施工單位各工序、各工種安全技術(shù)的交底工作，施工過(guò)程中 24 h 進(jìn)行旁站監(jiān)理。

(4)監(jiān)理嚴(yán)格按照專項(xiàng)方案，對(duì)每道工序進(jìn)行過(guò)程控制及驗(yàn)收。

(5)監(jiān)理要求施工單位在施工前，上報(bào)應(yīng)對(duì)管線被機(jī)械設(shè)備破壞或變形開(kāi)裂的應(yīng)急預(yù)案并參與演練，檢查應(yīng)急物資的落實(shí)到位。

4.2 技術(shù)控制要點(diǎn)(見(jiàn)圖1)

圖1 污水管懸吊工作示意圖

(1)在主污水管兩側(cè)冠梁上橫跨基坑架設(shè) I56b 工字鋼作為主梁，主梁在主污水管兩側(cè)各并排安裝兩榀。在主梁上部，垂直于主梁方向安裝I45a 工字鋼橫梁(共 11 道)；橫梁上直接懸掛鋼絲繩(11×2 根，規(guī)格 15.5 mm、6×19 型鋼絲繩)，橫梁與主梁之間采用焊接連接并安裝加固鋼板，主梁與冠梁接觸部位采用膨脹螺栓固定，防止因受力產(chǎn)生過(guò)大移動(dòng)。

(2)污水管接口處包封控制。污水管接口處是受力最薄弱環(huán)節(jié)，也是最容易出現(xiàn)漏水的地方。因此在包封的過(guò)程中先對(duì)混凝土管接口處進(jìn)行包封處理，以最大限度地減小混凝土管口位置的沉降，降低出現(xiàn)漏水的概率。在混凝土管口的位置人工下挖出寬 1 m、深 30 cm的溝槽，滿足成型鋼板(半圓型)安裝的要求；開(kāi)挖完成以后立即采用人工配合吊機(jī)的方式安裝鋼板(半圓型)?；炷廖鬯芟掳氩糠直讳摪?半圓型)包封安裝完成以后，鋼板下方先填充密實(shí)，防止混凝土管接口位置產(chǎn)生沉降；然后再安裝上半部分鋼板(上下部分鋼板之間的接縫處加工成 45° 坡口)；安裝完成以后立即采用氣焊進(jìn)行焊接(由人工繼續(xù)向下開(kāi)挖，預(yù)留出 80 cm的作業(yè)空間后，對(duì)相鄰鋼板接口位置進(jìn)行焊接，相鄰縱縫之間焊縫錯(cuò)開(kāi) 50 cm)。此過(guò)程為一循環(huán)?；炷两涌谖恢玫拿恳谎h(huán)包封完成以后，立即對(duì)此段進(jìn)行懸吊。每段鋼板(1 m)設(shè)置一道雙股鋼絲繩進(jìn)行懸吊；各道鋼絲繩長(zhǎng)度一致，懸吊點(diǎn)設(shè)置于每塊鋼板中心位置。鋼絲繩從工字鋼橫梁上表面經(jīng)過(guò)，鋼絲繩接頭用鋼絲繩卡扣和吊藍(lán)螺栓連接，確保鋼絲繩接頭牢固。在所有鋼絲繩懸吊工作完成后，再利用吊籃螺栓對(duì)所有鋼絲繩重新進(jìn)行微調(diào)，保證各道鋼絲繩受力充分、均勻。

混凝土管接口位置施作完成以后，立即按照上述同樣方法，對(duì)混凝土管中間部分進(jìn)行包封、懸吊處理(見(jiàn)圖2)。

圖2 對(duì)污水管進(jìn)行包封、懸吊現(xiàn)場(chǎng)工作圖

(3)污水管端頭位置保護(hù)。污水管在基坑內(nèi)側(cè)兩端頭位置較為特殊，因此在污水管端頭位置必須將鋼板包封深入圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)；包封后澆筑 C35 混凝土，澆筑寬度與冠梁側(cè)面齊平。確保污水管端頭位置安全、牢固。

(4)灌漿。包封、懸吊完成以后，在鋼板與混凝土管之間的空隙，通過(guò)外包鋼管預(yù)留灌漿孔灌入 1∶1 水泥漿，將空隙填充密實(shí)，使混凝土管與鋼管形成一個(gè)整體，從而整體受力。

(5)施工期間對(duì)主污水管進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。開(kāi)挖土體暴露管線，直接在外包鋼板上刻畫(huà)十字線并噴紅漆作為測(cè)量標(biāo)志。共布置 3個(gè)直接監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)頻率 4 次/d，全程跟蹤監(jiān)測(cè)變形情況。

5 效果分析

該管線懸吊保護(hù)的安全風(fēng)險(xiǎn)較大。業(yè)主、監(jiān)理、施工單位都高度重視，各項(xiàng)措施都落實(shí)到位，主污水管兩側(cè)及以下土體順利開(kāi)挖，開(kāi)挖過(guò)程中鋼支撐也能及時(shí)進(jìn)行架設(shè)。歷時(shí)31 d，完成該段主體結(jié)構(gòu)施工(約 40 m)，并在頂板上完成 1/2主污水管混凝土包封。在該段主體結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中：基坑變形最大累計(jì) 20 mm，污水管累計(jì)變形 4.5 mm；基坑及該主污水管變形均處在安全可控狀態(tài)。同時(shí)，節(jié)約了工期，為盾構(gòu)后配套過(guò)站提前提供條件。該成功案例為昆明地鐵工程施工在大管徑地下管線處理方案方面積累了經(jīng)驗(yàn)。希望能為其他城市類似地鐵工程施工在處理大管徑地下管線問(wèn)題上起到參考作用。