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地鐵開挖對鄰近市政管線施工安全評估及其對策

文檔作者：王曉貴1.2 呂喬森1.2		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月03日
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城市建筑┃市政工程┃URBANISM AND ARCHITECTURE┃MUNICIPAL ENGINEERING
147
地鐵開挖對鄰近市政管線施工安全評估及其對策
Assessment and Countermeasures of Construction Safety of Subway Excavation’s Impact
on Neighboring Municipal Pipeline
■ 王曉貴1.2 呂喬森1.2 ■ Wang Xiaogui1.2 Lü Qiaosen1.2
[摘 要] 本文呢通過管線鄰近等級評估與施工影響預(yù)測
（數(shù)學(xué)解析法、經(jīng)驗類比法與簡化評估方法）得出了施工
影響風(fēng)險的結(jié)論。基于此，建立了管線控制保護分級，并
提出了地鐵開挖過程的注意事項，以及可參考的鄰近市政
管線的保護方法。
[關(guān)鍵詞] 地鐵 市政管線 施工安全 控制對策
[Abstract] This paper, through the prediction of impact assessment
and the adjacent grade of pipelines (analytic method,
empirical analogy method and simplified evaluation method)
obtained the results of the risk of construction. Based on this,
the author made an establishment of the classification of the
control and protection of pipeline and put forward some matters
needing attention in subway excavation process, and the
protection methods of the municipal pipeline nearby.
[Keywords] metro, municipal pipeline, construction safety, control
measure
引言
包括新疆首府烏魯木齊在內(nèi)的許多城市都在開
展城市軌道建設(shè)工程，其中地鐵是城軌工程的重要
環(huán)節(jié)之一。無論是暗挖法施工車站或是明暗挖結(jié)合
的地鐵隧道皆有可能涉及到已有的市政管線。地鐵
工程地下空間開挖后將導(dǎo)致周邊地層應(yīng)力重分布，
進而引發(fā)地層形變，如在不清楚地下管線分布的情
況下貿(mào)然施工，極有可能引發(fā)管線損壞，造成煤氣
泄露、水管爆裂、通訊中斷等。本文旨在通過分析
研究，對地鐵鄰近市政管線進行施工安全評估，并
以此為依據(jù)制訂針對性的施工保護對策，確保地鐵
施工過程中最大程度地避免對既有管線的影響。
一、 地鐵開挖施工對鄰近管線影響評估
一般而言，地鐵工程與地下管線之間的相互作
用可以分為管線對巖土體的錨固以及巖土體對管線
擠壓、握裹兩個方面。當(dāng)?shù)罔F開挖引發(fā)地層形變，
則形變產(chǎn)生作用力將施加在管線上，一旦超過管線
剛度，將有可能導(dǎo)致其損毀。
1. 管線鄰近等級評估
（1）厘清鄰近管線與地鐵工程的相對空間關(guān)
系，明晰管線鄰近等級。地下管線的鄰近等級反映
既有管道與地鐵施工開挖破壞與變形范圍的相對位
置關(guān)系。應(yīng)根據(jù)地下管道與地鐵施工影響區(qū)域的相
對位置關(guān)系確定既有管道的鄰近等級。城市地鐵一
般埋深較淺，隧道開挖的影響分區(qū)一般可根據(jù)地層
破裂角大致分為三個區(qū)域：無影響范圍（III，1.5
倍毛洞洞徑范圍外）、注意范圍（II，1～1.5 倍毛
洞洞徑范圍內(nèi)）和需采取措施范圍（I，1 倍毛洞洞
徑范圍內(nèi)）。更細致的劃分可將需采取措施范圍（I）
再劃分為顯著影響區(qū)和一般影響區(qū)。如果隧道埋深
較深，開挖時上方形成塌落拱時，該范圍內(nèi)的地層
應(yīng)定義為鄰近等級最高的破裂區(qū)。
（2）根據(jù)管線鄰近等級，確定管線調(diào)查評估內(nèi)
容。不同的管線鄰近等級，調(diào)查評估的深度和內(nèi)容
有所不同。管線調(diào)查的內(nèi)容一般包括管線現(xiàn)狀調(diào)查
和隧道與周邊環(huán)境和地層情況的調(diào)查。管線現(xiàn)狀調(diào)
查包括：地下管線的權(quán)屬單位、修筑時間、開挖埋
深、管線材料、斷面大小、管壁厚度、主要用途等，
以及管線后期的運行情況，尤其是給水、排水管的
滲漏狀況，埋地鋼質(zhì)與鑄鐵管道的腐蝕狀況及燃氣
管道是否存在泄露，管線和連接處允許臨界變形量、
管線周邊地層情況及管線內(nèi)氣體或液體的工作壓
力。地鐵開挖車站或隧道與周邊環(huán)境和地層情況調(diào)
查包括：管線存在位置與開挖工程的空間關(guān)系，車
站或隧道的開挖方式、管線周邊范圍內(nèi)可能存在的
破碎帶、空腔、暗河等，應(yīng)以能收集到市政管網(wǎng)平
面布置圖為宜。地層情況調(diào)查應(yīng)結(jié)合待建工程的勘
察報告進行，充分利用報告中提供的地層巖性、地
質(zhì)構(gòu)造、地下水、巖土體物理力學(xué)參數(shù)等信息。
（3）得出地下管線的鄰近等級與管線調(diào)查評估
結(jié)論后，綜合地鐵工程的構(gòu)筑物特征、施工措施、
影響范圍等因素，最終得出地鐵開挖施工對鄰近管
線影響評估結(jié)果。
2. 施工影響預(yù)測
施工影響預(yù)測是地鐵開挖施工對鄰近管線影響
評估的另一項重要工作。預(yù)測方法應(yīng)因地制宜、有
的放矢，采用綜合性方法開展，推薦采用數(shù)學(xué)解析
法、工程類比法和簡化預(yù)測法等。
（1）數(shù)學(xué)解析法
基于地下管線的臨界變形閾值，利用數(shù)學(xué)手段
構(gòu)建地層、管線和地鐵工程之間相互作用模型，以
連續(xù)介質(zhì)力學(xué)為切入點，分析施工對管線變形和力
學(xué)響應(yīng)的影響。
（2）工程類比法
通過與其他相似的地鐵開挖與鄰近管線工程的
對比，確定施工影響預(yù)測結(jié)論。但是該方法僅適用
于情況較為簡單的情形，如果地鐵開挖影響十分顯
著或地下市政管線非常重要之時，該方法僅能用來
輔助確定施工影響預(yù)測，還需通過其他方法或進行
更深入細致的研究工作。
（3）簡化預(yù)測法
在不考慮管線具體細節(jié)的情況下，根據(jù)隧道開
挖引起的地層沉降預(yù)測管道變形的方法，可用于對
管線安全的初步評估和判斷，當(dāng)預(yù)測結(jié)果超過管線
變形控制標(biāo)準時，應(yīng)采取更加復(fù)雜的方法，如有限
元方法，進一步評價其安全狀況并采用相應(yīng)的工程
控制措施，確保其在施工過程中的安全。
二、 施工保護對策
1. 管線控制防護分級
鄰近地鐵開挖的市政管線的保護措施可進一步
細化為普通防護、重點防護與專業(yè)防護三個等級。
普通防護是指該管線受施工影響較小或無，在施工
前或過程中無需進行專門的加固防護。重點防護是
指緊臨地鐵開挖影響范圍或輕微擾動即可影響管線
使用功能的情況，需預(yù)先采取防護手段或制訂應(yīng)急
預(yù)案，施工中謹慎通過地下管線區(qū)域。專業(yè)防護是
指開挖工程與既有管線范圍重疊或管線存在重大風(fēng)
險源的情形，需要實施專業(yè)的防護措施或委托專業(yè)
機構(gòu)制訂針對性的預(yù)加固方案，并在施工過程中嚴
格控制、同步監(jiān)控。
一般來說，對于施工風(fēng)險較大的管線，可選擇
采取重點保護或?qū)I(yè)保護，對于風(fēng)險較小的管線，
可以采用一般保護。在施工中應(yīng)嚴格按照管線保護
的分級，采取相應(yīng)的控制保護措施。對于一般保護
等級的管線，僅需要在洞內(nèi)采取措施。對于重點保
護的管線，需要在洞內(nèi)、洞外同時采取措施，還要
制定緊急狀況的應(yīng)對預(yù)案。對于專業(yè)保護的管線，
除在洞內(nèi)、洞外同時采取措施外，還需要有專業(yè)人
員提供的專業(yè)保護措施和緊急預(yù)案。
2. 地鐵施工過程控制措施
以地鐵區(qū)間隧道開挖常用的新奧法為例，施工
中應(yīng)著重注意嚴格執(zhí)行新奧法三大原則——光面爆
破、支護襯砌、監(jiān)控量測，并在施工過程中遵循“短
進尺、速封閉”原則，盡快閉合成環(huán)，發(fā)揮圍巖或
地層的自承能力。其中支護襯砌以快速注漿為主，
并注意控制二次襯砌時間。
另外，應(yīng)提高光面爆破質(zhì)量，控制半孔率，保
證開挖輪廓線符合設(shè)計要求，軟弱地層掘進時注意
預(yù)留核心土，防止地層失穩(wěn)坍塌變形。必要時應(yīng)增
加噴射混凝土的厚度、預(yù)設(shè)臨時仰拱（初砌拱腳處
應(yīng)設(shè)置鎖腳錨桿并施作注漿）或加密格柵鋼架，以
加強地層穩(wěn)定性，確保臨時支撐的傳力路徑順暢，
開挖面不出現(xiàn)偏載。
如遇大跨度地鐵區(qū)間隧洞，應(yīng)考慮管棚超前支
護，或改變掘進方法（改用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙臺階
或三臺階開挖法等），以利于減小地層擾動，保證
變形量與變形速率控制在允許閾值內(nèi)。
如遇滲漏嚴重?zé)o法引排的管線且隧洞須通過該
區(qū)域時，須采用超前小導(dǎo)管或其它方式探水，必要
時引入地質(zhì)雷達、紅外探水等物探手段進行施工超
前地質(zhì)預(yù)報。同時，減小循環(huán)進尺步距，縮短支護
成形時間，在關(guān)鍵部位預(yù)埋注漿管或注漿盒，為后
續(xù)可能的高壓注漿做好準備。當(dāng)開挖面有不明水體
滲出時，應(yīng)立即封閉掌子面并停止施工，待查明滲
漏來源、摸清管線方位時，再斟酌復(fù)工事宜。
（下轉(zhuǎn)第159 頁）
城市建筑┃道路?鐵路┃URBANISM AND ARCHITECTURE┃ROAD?RAILWAY
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質(zhì)量知識競賽、分發(fā)質(zhì)量安全手冊、張貼質(zhì)量安裝
標(biāo)語等方式，多途徑的反復(fù)強調(diào)，使施工人員充分
認識到質(zhì)量安全的重要性。
4. 提升施工人員的專業(yè)技能
高速公路施工企業(yè)要不斷提升施工人員的專業(yè)
技能，施工人員高水平的專業(yè)技能是保障高速公路
施工質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。在日常的施工建設(shè)過程中，
施工企業(yè)要倡導(dǎo)施工人員之間進行專業(yè)技術(shù)交流，
加強溝通交流，相互幫助，相互促進，共同進步，
定期組織施工人員參加專業(yè)的技能培訓(xùn)，鼓勵施工
人員積極研究新材料、掌握新技術(shù)、學(xué)習(xí)新知識，
無論是技術(shù)上還是思想上都要與時俱進，不斷提高
高速公路的施工質(zhì)量。
5. 充分落實安全管理責(zé)任制度
在高速公路施工的安全管理工作當(dāng)中，安全管
理責(zé)任制度的落實水平是非常重要的，其不僅關(guān)系
到施工人員的生命安全，更會對企業(yè)的社會及經(jīng)濟
效益產(chǎn)生直接影響。通過實績分析我們看到，目前
高速公路施工企業(yè)的安全管理制度在內(nèi)容方面已經(jīng)
滿足了施工人員的實際施工需求，那么接下來要做
的就是通過落實來使其真正的發(fā)揮出作用。為此，
施工企業(yè)必須要定期召開施工安全管理會議，通過
思想教育與責(zé)任落實來提升各個部門的安全管理意
識。在此基礎(chǔ)上，企業(yè)還必須要將每個部門的安全
管理責(zé)任直接落實到部門的管理者頭上，再由部門
管理者落實到分項管理者頭上，逐層落實逐步推進，
通過安全管理責(zé)任的落實，來切實改變高速公路施
工中安全管理的現(xiàn)狀。
五、 結(jié)語
綜上所述，在實際施工過程中，為了保證施工
人員的人身安全，施工企業(yè)必須要進行全面、透徹
的施工安全管理工作，在給予施工人員充分的施工
安全保護基礎(chǔ)上，加強對施工人員安全生產(chǎn)、安全
施工的意識培訓(xùn)，進一步提高施工人員安全保護意
識。這樣才能做好高速公路的施工管理工作。
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030001）
（上接第146 頁）
理中的作用，能夠通過探討總結(jié)出的對策能夠在未
來施工中得到應(yīng)用和完善。同時也希望更多的施工
管理人員能夠更加重視施工的協(xié)調(diào)管理，提高工程
建設(shè)的效率。
參考文獻
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（上接第147 頁）
三、 結(jié)語
（1）對地鐵開挖可能影響范圍內(nèi)的市政管線進
行鄰近等級評估并進行施工影響預(yù)測。
（2）基于評估結(jié)論對管線控制保護進行分級，
在地鐵區(qū)間施工過程中嚴格實施施工控制。
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烏魯木齊 830091；2.新疆地質(zhì)工程勘察院，烏魯木
齊 830091）
（上接第155 頁）
一定要將基礎(chǔ)底面設(shè)置在設(shè)計高程上，并埋在地面
的下部分，對墻身的坡比進行實時檢查，盡可能使
用坡比版，在保證施工尺寸與設(shè)計尺寸統(tǒng)一的基礎(chǔ)
上，確保路基的穩(wěn)定。在公路路基的防護砌體構(gòu)造
中，擋土墻為非常重要的一部分，在開挖基坑之前，
應(yīng)對地質(zhì)情況進行認真檢查。此外，為使邊坡、路
基達到穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)確保邊溝、暗溝、截水溝等砌
體的施工配合比達到規(guī)定要求；為有效保障路基的
滲水性能，在使用材料前應(yīng)進行嚴格篩選，在清洗
干凈后，方可將其作為滲溝內(nèi)起滲水與排水作用的
填充材料。
四、 結(jié)語
綜上所述，在公路建設(shè)中，路基施工為其施工
質(zhì)量的關(guān)鍵所在，與行車及交通安全有著緊密的聯(lián)
系，應(yīng)當(dāng)引起人們的高度注意。在實際施工過程中，
可能會遇到各種質(zhì)量問題，施工人員應(yīng)當(dāng)采用科學(xué)、
得當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)及手段，對各施工階段的質(zhì)量進行
嚴格控制，從而促進公路整體質(zhì)量的提高。
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（上接第156 頁）
于未然，在交通問題你尚未完成之前，有策略的部
署行之有效的道路施工問題規(guī)避方案，是保證城市
道路施工順利完成，及保障城市可持續(xù)發(fā)展性的重
要前提。
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吳忠 751300）
（上接第157 頁）
上，各監(jiān)測點側(cè)向位移量大體上呈現(xiàn)遞減趨勢，位
移量在基巖內(nèi)比較小?？傮w側(cè)向位移比較小，增大
—減小—逐漸趨穩(wěn)的變化趨勢則是位移變化的特
點，這就能夠說明具有整體比較穩(wěn)定的路基。巖質(zhì)
斜坡上的高填方路基填筑材料的抗剪切強度參數(shù)能
夠通過穩(wěn)定反演計算來進行確定，能使得路基穩(wěn)定
控制成為可能。
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（作者單位：廣東省長大公路工程有限公司，廣州
510000）

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