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摘要：在管廊施工中，各种地下管线的保护已经成为管廊施工的重大难点之一，地下管线的破坏对周围居民的影响重大，容易造成大面积停电、断水、断气，甚至会造成人员伤亡，对企业也会造成重大经济损失和信誉影响。本文以六盘水人民路东段管廊基坑开挖过程中的各种地下管线保护方法为例，为以后管廊施工中出现类似问题提供借鉴经验。
关键词：城市综合管廊；地下管线；施工保护
1 引言
城市综合管廊将水、电、热力、燃气管道等各种管线收归在地下，形成城市地下基础网，为居民的正常生活提供便捷条件，解决城市空间、用地紧张等问题。但因管廊施工往往都在闹市，原有地下管线错综复杂，给土建施工带来严重的安全隐患，因此做好管线调查，制定合理的管线保护或改迁方案是管廊施工的重大难点之一[1-2]。
2 工程概况
人民路东段综合管廊项目位于六盘水市一中至钟山大道段，共1.560km，综合管廊断面为7.9×3.45m，入廊管线有电力、移动、联通、电信、广电、给水（DN600）、热力（DN700），管廊覆土厚度3m。管廊施工完成后将极大的解决“马路拉链”、“道路蜘蛛网”等民生问题，同时也方便管网检修，综合提高城市综合发展水平。
根据人民路东段管线普查图以及管线产权单位现场指导，人民路东段现开挖范围内的地下管线如下：K0+258处有给水管一根、K0+280处有电信光纤28孔一根、K0+690处有移动光纤28孔一根，K0+790处有DN200燃气管一根、K1+148处有移动光纤28孔一根、K1+156处有DN200燃气管一根。该路段管线为水城县接六盘水市的重要管线，破坏或改迁对社会影响较大。
3 保护措施优选
在管廊基坑开挖前，会同产权单位、设计单位、建设单位以及有关专家认真对人民路东段各种管线进行详细研究，认真对待，从地下管线的安全风险、迁改工期等方面进行论证，具体内容详见下表1。
表1 凉都大道管线表
根据管线和管廊的位置关系，管线改迁的难易程度将影响管廊基坑开挖的管线处理措施分为以下几种：（1）原地保护，适用于管线比较重要，改迁周期较长，费用大，不易改迁的管线；（2）管线迁改，适用于安全风险较高，易改迁的管线；（3）就地破坏，采取其他方式，如雨污水管采用混凝土预制管连接在施工过程中无法进行就地保护，改迁费用较高时，采用架设临时管道，使用抽水机抽排。
管线原地保护主要方法如下：（1）隔离法。通过隔离体将地下管线与周围土体隔离开，防止因管线周围土体变形导致管线破坏，适用于管线埋深较大而又临近桩基础或基坑的情况。对于管线埋深不大的也可以通过挖隔离槽的方法，隔离槽一定要挖到管线底部以下，才能起到隔断挤压力和振动力的作用。（2）悬吊法。一些暴露于基坑内管线，或因土体土体可能产生较大位移并且用隔离法将管线挖出的，中间不宜设置支撑的可以用悬吊法保护管线。（3）支撑法。对于土体可能产生较大沉降而造成管线悬空的可沿线设置若干支撑点支撑点支撑管线。支撑体可以是临时的，也可以是永久的。（4）卸载保护法。施工期间，卸去管线周围，特别是上面的荷载，或通过设置卸荷板等方式，使作用在管线上及周围土体上的荷载减弱，以减少土体的土体的变形和管线的受力，达到保护管线的目的。（5）不保护方式。对于一些不重要的管线，破坏后不会造成太大经济损失的管线，经与有关部门协商，取得同意后可采用不保护措施，通过突击施工，在短时间内施工完成后再进行管线恢复。
人民路东段管线属于重要管线，并且改迁周期较长，对周围居民影响较大，故采用原地悬吊保护措施。
悬吊可根据被保护管线材质及管径大小合理选用桁架支架或组合槽钢支架，用桁架沿管廊纵向搁置在基坑两侧，吊架的布置间距按管网性质、材质及新旧老化程度可适当调整，横梁距离地面两米以上，以免对施工造成影响。梁上每间隔三米左右设置一道吊杆，用吊装带做吊绳，若遇到柔性管材或管径较大管材间距变为两米，每根吊杆末端根据管线性质选用钢箍或钢套管作为吊环与管线连接，悬吊钢箍或套管内加橡胶垫圈，吊杆为了能修正松紧，采用手动葫芦调节松紧，并能把重力均匀地传递到梁上。管网出落一段，悬吊一段，桁架及组合槽钢采用现场焊接制作的方式[3]。
4 管线保护施工
4.1 施工前准备
在施工前，先查阅该路段管线图，确定该路段管线种类、走向、埋深等，再会同管线产权单位现场确认，并在地面作好标记。施工进场后，用人工开挖的形式将管线挖出来后，需联系管线产权单位共同研究制定切实、可行的管线保护方案。
4.2 人工挖探沟
根据管线图、产权单位现场指导，做好管线标记，若为平行马路的地下管线采用垂直其管线每隔20米人工挖一条长度2米左右探沟，若为垂直于马路的地下管线在马路两边及中间分别垂直于管线人工挖一条2米左右的探沟。探沟开挖深度不低于1米，如遇到埋深较深的雨污水管开挖深度不低于2米，宽度不小于0.8米（如发现地下管线时需扩大范围），开挖时重点放在电力、燃气、热力、给水、通信管线附近。在整个施工区内及管廊基坑开挖范围内呈“之”字形进行，探沟范围应超出施工边界外1米。
在开挖过程中，若发现地下管线要及时报告现场工程师（必要时报业主、监理），在现场工程师的旁站监视下继续向四周开挖，探明管线的种类、规格、根数、走向和深度并作记录。同时要采取清理周边大块石渣土块，用细土拖住管线底部（不得使其悬空），上用木板封盖，插上彩旗做标记，专人负责监护等重点防护措施。将发现的地下管线不留死角、全部暴露出地面，认真调查每根管线的走向、埋深等，在挖出的管线旁立警示牌，并在牌上写明管线种类、规格、根数、走向和深度等[4]。
在施工过程中，各类管线悬吊遵循“先悬吊保护，后开挖土方”的原则，在开挖土方之前，须将各类需悬吊的管线保护好，方可进行土方开挖。针对部分涵洞内的管线，拆除涵洞后进行管线悬吊保护施工，涵洞顶板、墙拆除时用木方或模板搭设临时防护架将管线零时保护起来，再用破碎机破除，土方开挖时应注意对已悬吊管线的保护，悬吊管线附近采用小型挖掘机挖土；由于涵洞拆除后道路两侧污水无法贯通，因此在管线保护悬吊的同时新增一根DN300钢管作为排水管，连接道路两侧污水沟[5]。
4.3 管线悬吊措施
4.3.1基坑宽度小于12米采用桁架悬吊
（1）采用角钢焊接桁架做悬吊梁，上弦杆和下弦杆采用63×5角钢，腹杆采用50×5角钢；在基坑边冠梁处作悬吊梁的立柱，竖向立柱梁采用与横梁同规格角钢焊接，做法一致，高度2.4米；在立柱两侧设置斜撑以保证桁架的侧向稳定性；在立柱和斜撑底焊接200mm×200mm×15mm钢板，每块钢板采用4颗M12×160mm化学螺栓与冠梁锚固。
（2）给水管道、排水管道，按下图普通做法加以悬吊保护，被保护管线用吊装带做吊绳，加手动葫芦组成悬吊体系，吊带间距3米。
（3）对于横跨管廊光缆排管，在上述悬吊方法的基础上在光缆外加桥架对排管进行保护，再进行悬吊。
（4）以上做法为通用做法，适用于管径400mm以下时，如现场管径较大时，应增大桁架截面和缩小吊带间距；如现场实际情况特殊时，可根据现场情况加以调整并现场确认做法，具体做法如图1所示。
（5）燃气管道需采用DN300钢管对切后，对扣，螺丝加紧固定作为连接保护。内部用石棉绳缠绕填充保护，再进行普通悬吊，吊带间距为3米，悬吊做法如图2所示。
图1 桁架悬吊体系构造图
图2 桁架管线悬吊截面示意图
（6）桁架承载力验算：
人民路东段净跨11.2m，跨度内设3道吊带，间距2.8m，管线取DN400×12.8铸铁管，管线内按灌满水计算重量，得铸铁管自重122.6kg/m、水自重126kg/m，每道吊带承重（122.6+126）×2.8=696kg，取700kg，即7kN。恒荷载分项系数取1.2，计算时每处吊带荷载按7×1.2=8.4kN。采用结构计算软件SAP2000 v15.1.0进行计算，得出杆件最大应力160.948MPa＜235MPa，满足使用要求。
4.3.2基坑宽度大于12米采用组合槽钢进行悬吊
（1）采用2根40a槽钢沿管线方向并排焊接，吊带处上方再垂直管线方向焊接200mm长10#槽钢组成悬吊梁，若长度不够采用两根槽钢对接，接触面有效焊接，并用钢板焊接加固，在与基坑边相交处作悬吊梁支座基础，基础采用现浇1000×1000×1000mm的C30混凝土支墩，预埋2cm厚钢板作为槽钢焊接面。用Ф12钢筋或钢丝绳做吊带（顶部螺栓可调）组成悬吊体系。
（2）给水管道、排水管道，按下图普通做法加以悬吊保护，被保护管线用吊装带做吊绳，加手动葫芦组成悬吊体系，吊带间距3米。
（3）对于横跨管廊光缆排管，在上述悬吊方法的基础上在光缆外加桥架对排管进行保护，再进行悬吊。
（4）燃气管道需采用DN300钢管对切后，对扣，螺丝加紧固定作为连接保护。内部用石棉绳缠绕填充保护，再进行普通悬吊，吊带间距为3米。
（5）以上做法为通用做法，适用于管径400mm以下时，如现场管径较大时，应增大工字钢截面和缩小吊带间距；如现场实际情况特殊时，可根据现场情况加以调整并现场确认做法，具体做法如图3所示。
图3 组合槽钢悬吊体系构造图
图4 组合槽钢管线悬吊截面示意图
（6）组合槽钢悬吊粱承载力验算
a.计算结构简化
方案中的组合钢梁放置于两侧支墩上，可以将组合槽钢简化为简支梁杆件结构考虑，如图4所示。取管线净跨度为21m进行计算，跨度内设6道吊带，间距3m，管线取DN400×12.8铸铁给水管，管线内按灌满水计算重量，得铸铁管自重122.6kg/m、水自重126kg/m，每道吊带承重（122.6+126）×3=745.8kg，取750kg，即7.5kN。恒荷载分项系数取1.2，计算时每处吊带荷载按7.5×1.2=9kN。
b.组合钢梁承载力验算
#40a型槽钢重量为58.9kg/m，截面面积为75.06cm2，高度400mm，腿宽100mm，腰厚10.5mm，平均腿厚18mm，组合后的惯性矩为Ix=33520cm4，截面模量Wx=1676cm3，Q235级槽钢屈服拉应[σ]=235MPa。采用结构力学求解器得组合钢梁最大弯矩M=162.75kN·m
组合钢梁最大拉应力：
该方案为临时工程，安全系数取k=1.1，
k·σ=1.1×97.1=106.8MPa＜[σ]=235Mpa
因此，满足要求。
5 结束语
随着城市发展步伐的加快，城市地下管廊项目越来越多，涉及范围越来越广，牵扯利益越来越大，地下管线围护工作在管廊工程中的地位越来越突出。六盘水管廊项目人民路东段工程实例采取的管线保护施工方法，确保了管廊建设能如期竣工，降低了对附近居民的影响，减少和规避了因管线保护不利带来的经济损失与生活不便[6]。
参考文献：
[1]顾天文. 市政工程施工中地下管线的保护措施分析[J]. 江西建材,2017,(23):65.
[2]曾胜福. 市政工程施工中地下管线保护研究[J]. 江西建材,2017,(07):106-107.
[3]张琨. 横跨地铁明挖基坑大直径给水管线保护技术[J]. 山东交通科技,2016,(05):80-82+84.
[4]马明岩. 市政施工过程中的地下管线保护措施探讨[J]. 科技与企业,2015,(18):131.
[5]洪建华. 工程建设与地下公用管线安全保护的施工技术[J]. 建筑安全,2012,27(08):46-48.
[6]张成仕. 市政施工过程中地下管线保护措施[J]. 科技与企业.2011,7(62)
论文作者:项文祥,代金鑫
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/20
标签：管线论文; 槽钢论文; 地下论文; 基坑论文; 组合论文; 桁架论文; 吊带论文; 《防护工程》2018年第31期论文;