北方城市地鐵建設中管線改遷的原則與策略

唐偉軒

（中鐵十七局集團上海軌道交通工程有限公司 上海 200135）

1 前言

城市軌道交通工程是投資大、施工周期長、影響面廣的綜合項目。由于線路一般沿城市道路設置，且與道路下的管線同處于地表淺層地下空間，二者在使用城市有限的地下空間時，需要互相避讓，既要確保市政管線的正常使用，又要滿足城市軌道交通的建設和運營需要。管線改遷方案是否合理、是否最優，將直接影響城市軌道交通建設的工期、造價等。

2 地鐵管線改遷的特點

征地拆遷、管線改遷、交通疏解都是城市軌道交通建設中至關重要的前期準備工作，而管線改遷因為其自身的復雜性、高風險性及不可見性更加需要重視。地鐵建設的管線改遷具有以下特點：

（1）平面點多面廣。地鐵工程中的車站、明挖區間、高架段、車輛段及停車場均需管線改遷，而一條地鐵線路往往要貫穿一座城市，沿線各工點均有可能碰到管線，而且車站一般規劃于重要道路交叉口，因此管線改遷點多面廣。

（2）管線種類齊全，產權單位眾多。凡是與城市生產、生活息息相關的各類管線地鐵建設均會涉及［1-2］，且各類管線的產權單位各不相同。往往因為新區或開發區等行政區域的劃分，同一類管線可能涉及多個產權單位。

（3）協調工作量大、制約因素多。管線改遷與眾多單位或專業有關，形成眾多接口，且相互制約、相互影響。管線改遷屬于改造工程，其復雜程度遠高于新建工程［3］。

（4）時間跨度長。管線改遷貫穿地鐵建設始終，包括主體施工階段、附屬施工階段、道路恢復階段等，時間跨度一般達4～5年之久［4］。

（5）周邊環境復雜、限制條件多樣。地鐵周邊建筑密集，管線及城市公共設施眾多，道路狹窄，可供管線改遷的空間狹小，且管線之間因為覆土厚度、安全距離等要求，可供選擇的改遷路由更少。

（6）埋地敷設，缺乏直觀性。經過城市幾十年發展，許多地下管線資料缺失，廢舊管線遍布，物探困難，給改遷工程造成極大困擾。

（7）管線保護要求高、風險大。燃氣、電力等都是高危管線；給排水承插口管對沉降敏感，易發生安全事故；國防光纜刑法保護，損壞后果嚴重。

3 北方城市管線改遷的特點

北方城市管線改遷，相比較于南方城市更為復雜，主要有以下兩點原因：

（1）供熱管網多。北方城市因為氣候寒冷的原因，需要冬季供暖，城市管網中較南方城市多了供熱管線，且供熱管網主線管徑往往達到800 mm左右，去回路兩根，考慮間距后管道路由寬達2.5 m左右，且熱補償、固定墻等配套設施多。例如太原地鐵2號線通達街站DN800熱力管線改遷的一個小室井底板面積達120 m2，給該車站管線改遷綜合方案帶來極大挑戰。

（2）排水管網管徑大、埋深深。北方城市少河流湖泊，城市排水管網路徑更長，因此也必然帶來排水管管徑較大、埋深較深等問題，與地鐵共同使用地下空間的矛盾更加突出。例如在作為盆地城市的太原地鐵2號線化章街站，雨水管為雙孔DN3000管涵和雙孔3.4 m×2 m方涵，埋深達6 m左右，其頂管施工的沉井結構更深達11 m左右，與盾構區間結構沖突。

4 各類管線的主要特點

（1）給水管。主要為壓力供水，在高程上可以上下調整，管道多采用鋼管、鑄鐵管、PE管等管材，管道連接要求高。

（2）熱力管。季節性運營，壓力供熱水，在高程上可以上下調整，但是需要增加熱補償及固定墻等配套設施，管道多采用保溫鋼管，管道連接要求高。

（3）燃氣管。壓力輸送，由于氣體具有易燃易爆的危險性，雖然在平面及高程上可以調整，但在改遷敷設時盡量做到平直［5-6］，少彎曲、少彎頭；管道多采用鋼管、PE管等管材，管道連接要求高。

（4）排水管。包含污水和雨水管道，都是重力流排水，只能從上游按一定坡度排至下游，受地面坡度及上下游連接管口高程的影響較大，管線改遷時在高程上的調整余地較少。

（5）電力。電力管線一般敷設在電力管涵內，部分110 kV以上電力線一般高架敷設，柔性，可適當彎曲。

（6）通信。通信線路一般敷設在管涵內，埋地設置，柔性，可彎曲。

5 管線改遷的策略

5.1 管線改遷的基本原則

（1）最佳方案原則。通過綜合比選，選擇最佳路徑方案，即最經濟、最安全、最便捷的方案。

（2）等功能改遷原則。管線改遷不能降低原有管線的過流容量、過流速度、運行能力及安全可靠性等關鍵功能［7］。

（3）遠期預留原則。結合城市近期線網規劃，改遷后管線的斷面容量往往要大于原管線，預留遠期發展需求，甚至新增再生水等新管線，避免城市道路短期內再次開挖，重復建設。

（4）先改后拆原則。為減少管線改遷對市民生產生活的影響，應先敷設新管道并驗收合格，避開使用高峰期，新老管道割接完成后，再拆除現狀舊管線。

（5）一次到位原則。由于地鐵施工分主體結構、附屬結構、道路恢復等多個施工階段，因此管線改遷需統籌考慮各個施工階段的需要，盡量做到一次改遷到位，避免重復改遷，費時費力。

（6）共同溝原則。為節省占地面積和減少土方作業，某些性質同類、改遷路徑接近的管道可在留出安裝檢修距離后平行或上下共溝敷設。但性質相悖的管道，如電力管線與煤氣，則嚴禁近距離同溝敷設。

（7）管線避讓原則。管線位置發生矛盾時，宜遵循以下避讓原則：壓力管線宜避讓重力流管線；易彎曲管線宜避讓不易彎曲管線；分支管線宜避讓主干管線；小管徑管線宜避讓大管徑管線；臨時管線宜避讓永久管線［8］；技術要求低的管線宜避讓技術要求高的管線；新建管線宜避讓原有管線。

5.2 管線改遷的基本方法

（1）永久改遷。將管線一次性改遷到位，不再回遷。一般適用于改遷管位即規劃管位、原管位不具備回遷條件或回遷造價較高等情況。

（2）臨時截斷，工后恢復。臨時將管線截斷停用，待地鐵結構施工完成后再原位恢復。適用的工況有：排水管線在影響范圍內的部分為該條管線的起始段，無上游接入管；圍護樁施工期間排水管線臨時抽排；尚未投入運營的管線；熱力管在非供暖期臨時截斷，供暖期來臨前可及時恢復；片區管網有其他可替代管線，短期局部截斷不影響區域管網運行功能。

（3）臨時改遷，工后恢復。臨時將管線改移至施工區域外，待地鐵結構施工完成后再原位恢復。一般適用工況為：該管線不能臨時截斷，必須改遷，而且無永久改遷管位或永久改遷不滿足規劃要求。

（4）原位保護。在周邊條件無法滿足管線改遷要求或改遷成本較高時，為保證地鐵施工又不影響管線正常運行，采用支托或懸吊的方式將管線在原位或附近保護起來，一般多為橫跨基坑的電力或通信管線。當承插口排水管懸吊保護時，須先更換為其他接口牢固的管材或加套鋼管［9］。

以上基本方法需要根據管線特性、周邊環境、地鐵工況、工期造價比選等多方面權衡選用，原則上能永久不臨時、能臨時不懸吊、能臨時截斷不臨時改遷。

5.3 各類管線改遷的適用方法

（1）給水管、熱力管。盡量改移，不懸吊，局部無條件時可明敷。

（2）燃氣管。嚴禁懸吊，并須埋地敷設。

（3）電力、通信。可懸吊保護，沒有穿線的管涵可以臨時拆除，工后恢復。

（4）排水管。盡量改移，且盡量永久改移，部分無用戶接入的排水管網可臨時廢棄。

6 管線改遷常見難題的解決措施

6.1 管線覆土厚度不夠

往往在道路交叉口位置，各類主干管線縱橫交錯，而地鐵結構覆土厚度有限，導致最上面的管線覆土厚度不能滿足最小覆土厚度要求。

（1）解決覆土厚度不夠帶來的受力安全問題。常用的解決辦法有：管道外側混凝土回填包封、管道頂部增加鋼筋混凝土蓋板、管道外加設鋼套管。幾種方法可以單獨使用，也可以配合使用。

（2）解決造成覆土厚度不夠的凈空問題。現澆箱涵類結構可與地鐵結構共同使用頂底板，以減小整體所占高度空間；化整為零，將管徑較大的管線分為多個小管徑管道，滿足運行流量要求的同時，降低整體所占高度空間。

6.2 管線之間安全距離不夠

因城市道路狹窄，管線改遷路徑有限，各類管線之間安全距離不夠時有發生。當安全間距滿足不了條件時，可采取一些安全防護措施后適當減小相應的安全間距，但“適當減小”并不意味著可以無限制、甚至無間距地靠近。

（1）加強管道自身安全強度，主要有增加管道壁厚、提高管道防腐等級、減少管道接口數量、加強焊口探傷作業等。

（2）增加管道之間的隔離措施。燃氣與熱力或電力管道安全距離不夠時，可以采取燃氣管道加套管或者砌管溝等措施。套管比管道大兩檔，必要時可設置檢漏井對套管內進行檢漏。

6.3 永久改遷后影響附屬基坑施工

當管線無法一次性改遷到附屬基坑外側，且不能回遷至主體結構上或回遷成本較高時，管線將永久改遷至附屬基坑。為減少對附屬基坑施工影響，可采取以下措施：

（1）改遷至附屬基坑以下。附屬基坑相對較淺，特別是爬坡段，埋深較深的管線可以改遷至附屬基坑下部。但如果改遷管線管徑較大，將對附屬基坑樁墻圍護結構施工造成影響，甚至需要更改基坑支護形式。例如太原地鐵2號線化章街站，有DN1000污水和雙孔DN2200雨水管均改遷至出入口基坑下方，出入口基坑上坡段設計方案更改為放坡開挖，如圖1所示。

圖1 雨水管改遷至出入口下方

（2）暗挖施工。可以將埋深較淺的管線永久改移至出入口等結構斷面較小的附屬結構上部。采用礦山法暗挖通過，但工程風險較大，須謹慎采用。

（3）附屬基坑樁墻先施工，永久改遷后懸吊保護。例如上海地鐵5號線金海湖站先施工附屬基坑改遷管位的圍護樁后，再將給水管永久改遷至附屬基坑上部。基坑開挖時托架保護，如圖2所示。

圖2 給水管改遷至附屬圍護樁頂

6.4 原位保護管線影響圍護結構施工

電力、通信等柔性管線橫跨基坑時，往往考慮改遷成本較高而選擇原位保護，這就給圍護樁墻施工帶來困擾。灌注樁可通過適當調整樁位及樁間距避開管線，地下連續墻施工則需采用既能垂直銑削又能橫向銑削的SJG工法機成槽，鋼筋籠分三幅下放安裝［10-12］。

6.5 無改遷管位且無法原位保護

當管線改遷的三個基本方法都不具備條件時，需要地鐵土建配合，創造改遷條件，即倒邊施工。在基坑中增加圍護結構，將一個基坑分為兩個基坑，管線不影響的基坑施工完成后，將管線改遷至該基坑結構上部，再施工另一個基坑。

7 地鐵建設管線改遷注意事項

（1）管線改遷前，先探明并核對管線資料，如偏差較大時需及時反饋，可能影響到管線改遷或地鐵車站設計方案。特別是定向鉆施工的燃氣或電力管線，其管線埋深及平面位置均偏差較大。

（2）臨時廢棄的管道一定要封堵可靠，既要防止已通水運營管道泄漏形成工程風險，也要防止地鐵施工的泥漿、水泥漿等竄入未運營管道形成污染。熱力管道或給水管道可用鋼板封堵焊死，燃氣管道封堵完后也要做相關漏氣檢測，特別是污水臨時封堵因不重視、不專業而往往形成工程風險，應采用實心磚砌死并驗算封堵墻厚度。

（3）合理策劃管線改遷的先后順序，避免先改遷管線給后改遷管線造成困難或重復改遷。例如太原地鐵2號線化章街站雨污水管線改遷，改建雨污水與原有雨污水管道交叉15處，結構沖突5處，改建期間還需要確保周邊雨污水排水暢通，因此就給施工順序策劃提出極高要求。

8 結束語

城市軌道交通與市政管線共同使用城市道路地下空間時應和諧共處、相互協調。要實現這一目標，首先在地鐵規劃設計時，各站點應通過適當調整平面位置及豎向埋深，合理避讓一些較大斷面的主干管道，同時要因地制宜巧妙運用管線改遷原則與策略，遇到常見難題有針對性解決措施，以最合理的管線改遷方案保障北方城市軌道交通建設的工期、造價及工程風險得到良好控制。