成都地鐵站排水管線遷改施工存在的問題及處理措施研究

邱小耕，王冬梅，袁 亮

(1.四川大學，四川 成都 610065；2.四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川 成都 610072)

0 前 言

近年來，隨著城市基礎設施建設的發展，地鐵工程也加快了建設步伐。地鐵車站施工不可避免地會影響原有市政管線，因此，管線安全已成為地鐵施工中的難點之一。尤其是雨污水管線，因大多修建時間久遠，時有滲漏情況發生。所以，管線遷改是車站施工的關鍵節點，制約著車站主體及其附屬結構的施工進度，是地鐵建設過程中的“攔路虎”。因此，如何在地鐵施工時既保證管線及工作面的安全，又順利完成遷改工作，成為地鐵施工中的難題。本文擬對成都地鐵某站污水排水管線遷改中遇到的問題及采取的措施進行梳理和探討，以期供類似工程參考和借鑒。

1 工程概況

1.1 工程簡介

車站位于成都市順江路與龍舟路交叉路口以南，沿三官堂街南北布置，是成都地鐵6號線一二期工程的中間站。車站西側為錦江，東側為高層住宅小區。車站周邊布置有城市排水、城市照明、電力、交安、天網、通訊、燃氣、城市給水、消防等相關管線(本文主要探討排水，后續不再贅述其他管線)。為確保地鐵車站施工順利開展，并提高目前市政污水管網的排污(水)能力，擬對影響地鐵車站的排水管線進行永久遷改。目前污水管及過街雨水排水管從北至南沿車站基坑布置，管線布置情況詳見圖1。

圖1 車站雨水及污水管線干線布置情況

車站周邊主要排水管線統計情況詳見表1。

表1 車站周邊主要排水管線情況匯總

1.2 工程地質和水文

根據車站主體結構的地勘報告，車站范圍內地形較平坦，地形起伏不大，地貌單元為岷江水系I級階地。場地范圍內主要覆蓋有人工填土層、砂土、卵石、深層泥巖。在管線遷改施工范圍內主要為人工填土、黏土和砂卵石。由于車站從北向南沿錦江河堤而建，場地范圍內主要有地表水和地下水，而根據現場踏勘及挖探鉆孔情況，場地內現狀水位距地面以下3.5 m。需要遷改的管線與車站的相對位置及縱向地質勘探情況詳見圖2。

圖2 車站與管線位置及現場地質柱狀(單位：m)

2 現場條件和工程特點

本車站位于成都市一環路至二環路之間，屬城市干道，施工范圍內必須采用全封閉打圍施工，周圍建筑密集，施工場地狹窄，施工區域周邊的車輛、行人相對較多，干擾較大。另外，西側緊臨錦江，車站圍護樁在河堤外邊緣，大部分樁位已侵入河道，需遷改的排水管線最近處距離河床僅3.5 m左右。工程具有以下特點：

(1)因打圍占道施工，對交通影響較大，占道時間短、工期短，施工條件不充分。

(2)大型機械在場內無法運轉，土石方開挖只能采取小型機械為主，人工配合開挖，效率相對較低。

(3)本工程位于雜填土、粉質黏土、砂卵石地質，根據巖土工程分級，土層開挖后不能自穩，存在安全風險。

(4)由于施工地理位置的特殊性，緊臨錦江，地下水位較高，頂管過程中周邊有嚴重的滲水風險。

(5)工程屬于露天作業，施工季節性強，受氣候變化影響大。

(6)地下管線復雜，除雨水、污水排水管外，尚有其他產權單位的管線。

3 施工工序流程

根據上述工程條件和特點，結合前期工程實踐和管理經驗，現場采取的施工流程如圖3所示。其中，需要特別強調幾點。

圖3 施工工序流程

(1)降水井及頂管工作井的管線探挖工作應按如下要求進行：①開挖前將開挖范圍內的地下管線了解清楚，并采用超聲波探測儀對開挖范圍內的管線進行探測；②由經過安全技術交底和業務培訓的作業人員，采用人工挖孔探查；③采用十字探溝法或間隔探挖法，確保無遺漏。探孔直徑宜大于0.5 m，以方便探孔內人員的操作，探孔(溝)深度大于3 m；④探挖的土用吊籃運送上來，探孔出現地下滲水時，應采用7.5 kW的污水泵進行排水；⑤探孔人員作業時，用鼓風機進行送風，在現場配置氧氣瓶，一旦作業人員出現缺氧，及時進行急救；⑥探挖過程中施工單位及監理單位安排管線專員全程旁站，合格后進行驗收，同時填寫管線探挖驗收表并存檔。

(2)降水井布置在頂管工作井外側2～3 m處，頂管工作井開挖前應提前開啟降水井，在確認地下水位降至開挖面以下0.5 m后方可進行頂管工作井的開挖。同時降水井的排水應設置三級沉淀池，排水經沉淀過濾后排入周邊可用管網，嚴禁直接排放或排至江中。

(3)開工前，要求現場所有施工作業人員必須參加由施工單位項目部組織的安全技術交底，交底中應明確現場的重點、難點、周邊管線位置和現場注意事項，交底人員簽字確認并存檔。

(4)頂管工作井開挖至地面5 m以下后應進行有害氣體的檢測，要求作業隊伍每天下井前必須先檢測有害氣體(如：H2S、CO、CH4等)和O2的含量，不達標不準下井作業。

(5)應在頂管施工的路面和頂管工作井周邊布置沉降監測點，采集原始數據，每天對監測點進行監測，并與原始數據進行對比。一旦發現異常應及時通報，同時加密監測并采取措施，如加固相關區域并停止作業。

(6)頂管過程中嚴格控制掌子面的超挖情況，每天對頂管進度(頂進尺寸)與出土量進行監測，嚴禁超挖。

4 存在問題、改進措施及效果

在本站排水管線遷改過程中，因頂管工作位置位于地面以下7 m左右處。該區域大多為砂卵石及砂土，穩定性極差。在頂管過程中，雖然已嚴格控制超挖和頂進速度，但還是遇到了掌子面坍塌和臨江側掌子面滲水現象。現場各頂管工作井的位置如圖4所示。下面重點介紹W2～W3和W12～W13頂管過程中遇到的問題和采取的措施及實施的效果。

4.1 W2～W3存在的問題、改進措施及效果

在進行2號污水頂管工作井(以下簡稱W2，下文同)向W3頂管中，設計長度為41.9 m，采用直徑2.4 m的混凝土預制管進行頂進，頂管設計平面見圖5。

圖4 車站排水管線遷改主要工作井位置示意

圖5 W2-W3頂管設計平面示意(單位：m)

4.1.1 存在的問題

在累計頂進至8 m左右(含機頭2.5 m)時，作業人員發現掌子面處出現少量滲水，要求立即暫停作業。經沉降監測確認無明顯突變及沉降，路面也未見異常，河堤也無異常。隨后要求現場作業人員放慢挖土和頂進速度，同時在接收井位置布置降水井，并及時抽排水。

頂進至18 m左右時，由于距離錦江河堤和河床越來越近，地下水聯系加強，滲水逐漸增多，場地內路面出現裂紋和少量沉降，掌子面出現小范圍坍塌，要求立即停止作業。同時，監理工程師、施工單位及建設單位相關人員立即召開專題會，會上明確采取措施后，方可再次施工。

4.1.2 改進措施

首先，要求施工單位在頂進范圍上方設置隔離區域，不得堆載，同時在地面增加兩個沉降監測點，在井壁位置布置水平位移點位。其次，要求施工單位立即對已頂管的上部區域(由于場地位于圍擋內，不影響路面交通及現場其他部位)進行破除，并暴露出下方土體，觀察土體的穩定情況，確認穩定后回填并澆筑混凝土。另外，對未頂管區域局部引孔注漿的方式進行加固。最后，提前開挖W3頂管工作井至頂管工作平面，并安裝水泵，不間斷抽排河床滲水。

采取上述措施后，在確認施工作業人員井下作業安全的前提下，繼續頂進。同時，在頂管尾部增加油泵，保證頂管的動力。至距離W3接收井3 m左右時，破開W3至W2一側的洞門，最后頂管到位，吊出機頭，開展后續工序。

4.1.3 效 果

后續施工過程未再出現掌子面坍塌，河床滲水也通過抽排得以順利排出，按期完成了頂管任務。

4.2 W12～W13存在的問題、改進措施及效果

W12至W13頂管區間，設計長度為22 m，采用直徑為2.4 m的混凝土預制管進行頂進。頂管設計平面詳見圖6。

圖6 W12-W13頂管設計平面示意(單位：m)

4.2.1 存在的問題

在頂進至10 m左右時，掌子面出現大量砂土掉落，此處前方頂管區間大部分位于市政路面下方(不具備打圍條件)，有大量過往車輛及行人，存在路面坍塌風險。

4.2.2 改進措施

要求立即停止頂進作業，同時組織業主、設計、施工及相關方開會處理。會上，設計及業主明確采用管棚加固處理的設計方案。同時要求施工單位采取以下措施，保證現場的安全。首先，立即對頂管施工通過的路面鋪設2.5 cm厚鋼板，并進行可靠固定，保證路面過往行人及車輛的安全。其次，安排人員疏散路面交通，并加強現場巡查。再次，采取應急砂袋封堵掌子面，再用24磚墻封閉頂管掌子面，并加密監測，一旦有突變，及時通知各方，以保證安全。最后，對頂管的上部區域增加管棚，管棚的位置及數量詳見圖7，并進行注漿加固。

圖7 頂管暗挖段(過路口加強段)管棚斷面示意

其中管棚的主要技術參數和施工控制措施如下：

(1)技術參數。①鋼管規格：采用長2～3 m的熱軋無縫鋼管，鋼管直徑108 mm，厚6 mm，并以絲扣連接而成，累計長度為20 m，充分覆蓋頂管設計長度；②鋼管上注鉆漿孔，孔徑10～16 mm，孔間距15 cm，呈梅花形布置，尾部留不鉆孔的止漿段110 cm；③管距：環向間距2.5 D/m；④注漿水泥漿液水灰比 1：1(重量比)，注漿壓力：0.5～2.0 MPa，注漿前進行現場注漿試驗，根據實際情況調整注漿參數。

(2)施工控制措施。①管棚施工前，測量人員按設計要求測量并放點，完成定位；搭設鉆孔操作平臺的腳手架并完成鉆機的安裝；同時，監理工程師及現場技術人員對進場的鋼管和水泥進行檢查驗收。②采用頂驅動力頭的跟管鉆進工藝，首先將套管及鉆桿同時鉆入孔內；成孔后，取出內鉆桿，放進管棚鋼管，鋼管節段間用絲扣連接；最后取出外套管。③管棚鋼管安裝完成后應利用空壓機對孔道進行吹掃，清除孔內巖渣。④注漿前先將孔內泥漿用高壓水沖洗干凈，再進行注漿；漿液采用水泥漿，注漿壓力為0.5～2.0 MPa，注漿參數根據現場試驗予以調整。⑤管棚鋼管末端設置的封堵塞有進漿孔和排氣孔；當排氣孔流出漿液后，關閉排氣孔，繼續灌漿；達到設計注漿量或注漿壓力時，停止注漿。

4.2.3 效 果

采取上述措施后，對現場進行了檢查，在參建各方確認安全后繼續頂進，直到機頭到達指定位置，后續施工一切正常。

同時，按照上述W12～W13的施工經驗，對后續擬施工的W2～W1頂管施工段同樣采用了頂管區域增加管棚及路面鋪設鋼板的方式，均順利完成了頂管及后續管線遷改的施工，為車站主體施工及后續工序創造了條件，為車站整體進度順利推進打下了良好的基礎。

5 結 論

本文通過對成都地鐵6號線某車站排水管線遷改施工過程中遇到的問題進行梳理，介紹了管線遷改施工的基本程序和方法，并對頂管掌子面坍塌及滲水問題的處理進行了總結。上述處理措施，讓管線遷改的各項目標得以順利實現，為后續車站主體及附屬施工奠定了基礎。同時，鑒于上述問題的出現，作者也進行了思考，建議后續類似項目的施工應盡量避開汛期及地下水豐富時段。確無此條件的，應提前做好相關準備，避免遇到問題后盲目處置。另外，現場有打圍條件的，應將管線遷改部位并入圍擋，避免施工影響路面交通及過往行人的安全。