淺談復雜管線條件下市政道路橋梁施工技術

薛 闖

[上海公路橋梁（集團）有限公司，上海市 200433]

0 引言

地下管線往往是市政改拓建項目的一大重點、難點，因各管線的工況、保護要求各不相同，增加了現場施工難度，一旦施工方法不當或者措施不到位，會加大道路病害的可能性[1]。

發生管線事故不但會影響工期，增加施工成本。同時因施工單位缺乏地下管線的保護意識，沒有采取相應的技術措施，導致燃氣管道、供水管線、電力通訊等地下管線因施工原因而被破壞，造成停氣、停水、停電等不良后果，嚴重影響了人們的正常生活[2]。本文以上海某工程為背景闡述了復雜管線條件下，通過各種精探手段明確管線位置，以增加混凝土包封、護管涵以及鋼護筒等措施，成功解決了管線距離橋梁樁基礎距離近、道路下方管線埋深淺等問題。

1 工程概況

案例工程為現狀某道路快速化改建項目，項目起點位于申港大道隨塘河橋向西338 m，終點為申港大道滬城環路交叉口位置，樁號K0+100.00—K1+740.00。主要施工內容包括了橋梁工程及道路改建工程，其中橋梁工程包括了老橋頂升、新建工程及輔道橋工程。

道路南北兩側涉及的管線包括了電力、燃氣、信息、給水、雨水、污水等眾多管線。根據道路拓寬圖紙，局部電力及燃氣管道位于拓寬部位機動車道下方，考慮到以后道路路基施工時須用大型機械碾壓，根據物探資料，局部管線覆土不能達到技術安全施工規定，所以需對機動車道下方電力及燃氣管采取保護措施。同時對于輔道橋下方的四大管線，由于搬遷進度影響只搬遷了樁位平面位置沖突管線，其余管線均采取保護措施。

沿線管線情況統計如下：

（1）道路北側有220 kV14 孔超高壓電力管線、20孔信息管線、φ1 000 上水管線。

（2）道路南側有φ1 000 雨水管、φ1 500 污水管、110 kV14 孔超高壓電力管線、φ300 天然氣管線。

2 施工難點

（1）管線圖紙位置不準，管道材質、埋深等信息誤差很大，如何精準的探明道路下方管線位置特別是采用非開挖工藝施工的電力、給水等埋深較深的管線是項目施工的一大難題。

（2）新建道路下方管線種類多，埋深淺且均為進出臨港主城區的主動脈管線，管線保護方案的選擇及施工是確保道路施工的關鍵。

（3）冬漣河過河段污水采用φ1 500 mm 玻璃鋼夾砂管（距離樁基外側1.2 m），上水采用φ1 000 mm 鋼管（距離樁基礎外壁0.18 m），北側220 V 超高壓保護線距離樁基礎0.718 m。管道埋深河床下1.6 m 左右（如圖1、圖2）。

圖1 冬漣河pdz03 位置梁與管線位置橫斷面圖（單位：mm）

圖2 冬漣河pdz04 位置梁與管線位置橫斷面圖（單位：mm）

（4）隨塘河電力、信息管道采用拖拉管工藝進行施工，管道埋深大線路偏差大，φ1 500 污水管采用玻璃鋼夾砂管明挖開槽過河，最近距離污水管1.2 m，管道埋深3 m 左右（如圖3、圖4）。

圖3 隨塘河pm03 位置梁與管線位置橫斷面圖（單位：mm）

圖4 隨塘河pm04 位置梁與管線位置橫斷面圖（單位：mm）

3 采取的方案

經過分析討論，管線復雜條件下道路及橋梁施工的首要任務是精確掌握地下管線的材質、規格、埋深、位置等相關信息，其次具體的管線工況應制定相應的保護方案。

3.1 道路下方管線精準定位方法

根據物探成果，道路下方管線埋深較淺但平面及埋深等數據不太精準，為了能夠采取合理有效的保護方案，對于埋深較淺的管線，采用人工開挖探溝（探溝法）的形式進行明確（如圖5）。對于埋深較深的管線采用人工配合機械開挖探溝的方法進行明確。

圖5 探溝法案例

3.2 道路下方管線保護方案

根據施工圖紙，拓寬段機動車道組成為60 cm路面結構+50 cm 水泥土基層+30 cm 礫石砂墊層。現狀管線位置地面標高約高于設計路面標高10 cm，路基第一層礫石砂碾壓厚度為30 cm。經過與管線權屬單位協商，管線頂面標高需在礫石砂底面下10 cm（即管道埋深為1.6 m），可以滿足小型壓路機施工要求。

（1）管線保護方案選擇

一是針對沿線兩側電力管線，經排查現狀電力群管采用素混凝土電力箱涵，根據電力公司意見對永久機動車道及臨時機動車道下方的電力箱涵在道路施工階段需對現狀電力箱涵進行重新混凝土包封，如圖6。

圖6 管線混凝土包封斷面圖（單位mm）

二是若現狀信息管線在埋深在1.6 m 以內，則采用混凝土進行包封，若埋深1.6 m 以下，則不做處理。

三是現狀燃氣管為φ300 鋼管的中壓管，若埋深在1.6 m 以內，采用蓋板涵進行保護，埋深1.6 m 以下則不做處理。

四是現狀上水管為φ1 000 鋼管，埋深較淺，若埋深在1.6 m 以內，采用蓋板涵進行保護（如圖7），若埋深1.6 m 以下則不做處理。

圖7 管道混凝土蓋板涵斷面圖（單位mm）

（2）管線保護方案

一是素混凝土包封施工方案

在確定管線位置和走向后，精確測量出管道的標高，保證溝槽開挖的順利進行。

根據本工程特點，項目進場后先人工開挖樣溝，確定管線位置。再采用機械將管線兩側各1m 范圍內的土方進行清理，最后臨近管線的土方采用人工開挖。

待管道周邊土方開挖至設計深度后澆筑5cm 厚包封混凝土。

二是蓋板涵施工方案

在確定管線位置和走向后，精確測量出管道的標高，保證溝槽開挖的順利進行。

根據本工程特點，溝槽開挖采用人工開挖形式，開挖邊坡放坡系數為1∶0.5。溝槽土方采用裝載機短距離運輸或小挖機配合自卸汽車進行運輸。開挖斷面每邊工作面凈寬取200 mm。

開挖完畢后，距管道中心1.5 m 位置，澆筑寬度為950 mm，厚度為100 mm 的C15 素混凝土墊層。

兩側蓋板基礎根據圖紙進行鋼筋加工及安裝。

兩側蓋板基礎模板制作及安裝，澆筑C30 混凝土。

管道采用中粗砂回填的模式，其中中粗砂分層回填至管頂500 mm 以上，人工壓實。

最后蓋板鋼筋加工及安裝，混凝土澆筑及養護。

3.3 埋深較深位置管線精準定位方法

對于埋深較深的管道一般采用陀螺儀法或導向儀法進行管線的精準定位，但此類方法由于信號傳輸、地下障礙物等影響一般會有一定范圍偏差，故采用上述兩種方式進行精探的話，精探報告均在管線的上下左右，有2 m 范圍的安全線，但若樁位不能滿足2 m 安全距離，則需要采用更為精準的管線定位方法，即水沖法以達到縮小管線安全線范圍的目的。

陀螺儀法：非開挖慣性陀螺儀是一款基于MEMS 慣性測量單元的三維姿態測量儀器，該儀器在管道內穿行過程中，可對自身三軸姿態角（或角速度）進行測量，通過積分算法對這些姿態量進行分析和計算，最終獲得管道的三維姿態（如圖8）。

圖8 陀螺儀法應用實例

導向儀法（信標示蹤法）：首先建立施工坐標，確定基準點；在施工場地管線起始端設置入鉆點，作為起始坐標基準點；將移動端穿入管道并沿管道方向向前推進，地面工作人員手持接收端跟進移動端向前推進，移動端設備會根據移動端設備信號強度實時反應管道的平面位置及其埋深（如圖9）。

圖9 導向儀法應用實例

水沖法：水沖法是在陀螺儀法或導向儀法明確了管道大概位置的基礎上，對于管徑≥300 mm 的硬質管道，采用人工水沖設備逐點下鉆的方式進行定位，每孔之間的間距根據探測管線的直徑確定（一般為管道直徑的一半）。

3.4 埋深較深位置管線保護方法

距離橋梁樁基礎較近且埋深較深的管線采用鋼護筒的方法進行保護，鋼護筒采用8 mm 厚鋼板工廠加工，每節護筒頂部預留300 mm×400 mm 的益漿口，吊環位于護筒口下15 cm 位置，采用φ8 圓鋼制作。

工程鉆機每成孔2.5 m 深后移機，將鋼護筒移至孔口，鋼護筒采用25 t 汽車吊輔助沉入孔中，隨時校正其垂直度，并隨時糾偏。鋼護筒頂面偏差不大于5 cm，傾斜度不大于1%。根據護筒上設置的十字線實測定位后，使護筒中心與樁中心重合并使護筒露出地面0.5 m。

再將鉆頭下到孔中繼續鉆進，每進尺深度達到2.5 m時，下沉下一節鋼護筒，前后鋼護筒的拼接檢查合格后，要在護筒上留有十字線。如此循環進行，直至鋼護筒達到管線底標高下2 m 深位置為止，鋼護筒與鋼護筒之間采用焊接連接，每條焊縫焊接4點，每點焊縫長度不小于8 cm（如圖10）。鋼護筒焊接連接時保證接頭圓順，同時滿足剛度、強度的要求。

圖10 鋼護筒安裝實例

4 方案比選

管線保護方法的選擇取決于管線的材質、埋深、規格、與建筑物的相對位置關系（見表1）。

表1 管線精探方法比較分析表

管線保護方法的分析比選（見表2）。

表2 管線保護方法比較分析表

5 結語

在市政道路、橋梁改拓建工程中，必然會遇到四大管線。若管線搬遷難度大，時間長，可選擇適當的管線保護方案對現狀管線加以保護，從而達到縮短工期、節約成本的目的。