北方城市地铁建设中管线改迁的原则与策略

唐伟轩

（中铁十七局集团上海轨道交通工程有限公司 上海 200135）

1 前言

城市轨道交通工程是投资大、施工周期长、影响面广的综合项目。由于线路一般沿城市道路设置，且与道路下的管线同处于地表浅层地下空间，二者在使用城市有限的地下空间时，需要互相避让，既要确保市政管线的正常使用，又要满足城市轨道交通的建设和运营需要。管线改迁方案是否合理、是否最优，将直接影响城市轨道交通建设的工期、造价等。

2 地铁管线改迁的特点

征地拆迁、管线改迁、交通疏解都是城市轨道交通建设中至关重要的前期准备工作，而管线改迁因为其自身的复杂性、高风险性及不可见性更加需要重视。地铁建设的管线改迁具有以下特点：

（1）平面点多面广。地铁工程中的车站、明挖区间、高架段、车辆段及停车场均需管线改迁，而一条地铁线路往往要贯穿一座城市，沿线各工点均有可能碰到管线，而且车站一般规划于重要道路交叉口，因此管线改迁点多面广。

（2）管线种类齐全，产权单位众多。凡是与城市生产、生活息息相关的各类管线地铁建设均会涉及［1-2］，且各类管线的产权单位各不相同。往往因为新区或开发区等行政区域的划分，同一类管线可能涉及多个产权单位。

（3）协调工作量大、制约因素多。管线改迁与众多单位或专业有关，形成众多接口，且相互制约、相互影响。管线改迁属于改造工程，其复杂程度远高于新建工程［3］。

（4）时间跨度长。管线改迁贯穿地铁建设始终，包括主体施工阶段、附属施工阶段、道路恢复阶段等，时间跨度一般达4～5年之久［4］。

（5）周边环境复杂、限制条件多样。地铁周边建筑密集，管线及城市公共设施众多，道路狭窄，可供管线改迁的空间狭小，且管线之间因为覆土厚度、安全距离等要求，可供选择的改迁路由更少。

（6）埋地敷设，缺乏直观性。经过城市几十年发展，许多地下管线资料缺失，废旧管线遍布，物探困难，给改迁工程造成极大困扰。

（7）管线保护要求高、风险大。燃气、电力等都是高危管线；给排水承插口管对沉降敏感，易发生安全事故；国防光缆刑法保护，损坏后果严重。

3 北方城市管线改迁的特点

北方城市管线改迁，相比较于南方城市更为复杂，主要有以下两点原因：

（1）供热管网多。北方城市因为气候寒冷的原因，需要冬季供暖，城市管网中较南方城市多了供热管线，且供热管网主线管径往往达到800 mm左右，去回路两根，考虑间距后管道路由宽达2.5 m左右，且热补偿、固定墙等配套设施多。例如太原地铁2号线通达街站DN800热力管线改迁的一个小室井底板面积达120 m2，给该车站管线改迁综合方案带来极大挑战。

（2）排水管网管径大、埋深深。北方城市少河流湖泊，城市排水管网路径更长，因此也必然带来排水管管径较大、埋深较深等问题，与地铁共同使用地下空间的矛盾更加突出。例如在作为盆地城市的太原地铁2号线化章街站，雨水管为双孔DN3000管涵和双孔3.4 m×2 m方涵，埋深达6 m左右，其顶管施工的沉井结构更深达11 m左右，与盾构区间结构冲突。

4 各类管线的主要特点

（1）给水管。主要为压力供水，在高程上可以上下调整，管道多采用钢管、铸铁管、PE管等管材，管道连接要求高。

（2）热力管。季节性运营，压力供热水，在高程上可以上下调整，但是需要增加热补偿及固定墙等配套设施，管道多采用保温钢管，管道连接要求高。

（3）燃气管。压力输送，由于气体具有易燃易爆的危险性，虽然在平面及高程上可以调整，但在改迁敷设时尽量做到平直［5-6］，少弯曲、少弯头；管道多采用钢管、PE管等管材，管道连接要求高。

（4）排水管。包含污水和雨水管道，都是重力流排水，只能从上游按一定坡度排至下游，受地面坡度及上下游连接管口高程的影响较大，管线改迁时在高程上的调整余地较少。

（5）电力。电力管线一般敷设在电力管涵内，部分110 kV以上电力线一般高架敷设，柔性，可适当弯曲。

（6）通信。通信线路一般敷设在管涵内，埋地设置，柔性，可弯曲。

5 管线改迁的策略

5.1 管线改迁的基本原则

（1）最佳方案原则。通过综合比选，选择最佳路径方案，即最经济、最安全、最便捷的方案。

（2）等功能改迁原则。管线改迁不能降低原有管线的过流容量、过流速度、运行能力及安全可靠性等关键功能［7］。

（3）远期预留原则。结合城市近期线网规划，改迁后管线的断面容量往往要大于原管线，预留远期发展需求，甚至新增再生水等新管线，避免城市道路短期内再次开挖，重复建设。

（4）先改后拆原则。为减少管线改迁对市民生产生活的影响，应先敷设新管道并验收合格，避开使用高峰期，新老管道割接完成后，再拆除现状旧管线。

（5）一次到位原则。由于地铁施工分主体结构、附属结构、道路恢复等多个施工阶段，因此管线改迁需统筹考虑各个施工阶段的需要，尽量做到一次改迁到位，避免重复改迁，费时费力。

（6）共同沟原则。为节省占地面积和减少土方作业，某些性质同类、改迁路径接近的管道可在留出安装检修距离后平行或上下共沟敷设。但性质相悖的管道，如电力管线与煤气，则严禁近距离同沟敷设。

（7）管线避让原则。管线位置发生矛盾时，宜遵循以下避让原则：压力管线宜避让重力流管线；易弯曲管线宜避让不易弯曲管线；分支管线宜避让主干管线；小管径管线宜避让大管径管线；临时管线宜避让永久管线［8］；技术要求低的管线宜避让技术要求高的管线；新建管线宜避让原有管线。

5.2 管线改迁的基本方法

（1）永久改迁。将管线一次性改迁到位，不再回迁。一般适用于改迁管位即规划管位、原管位不具备回迁条件或回迁造价较高等情况。

（2）临时截断，工后恢复。临时将管线截断停用，待地铁结构施工完成后再原位恢复。适用的工况有：排水管线在影响范围内的部分为该条管线的起始段，无上游接入管；围护桩施工期间排水管线临时抽排；尚未投入运营的管线；热力管在非供暖期临时截断，供暖期来临前可及时恢复；片区管网有其他可替代管线，短期局部截断不影响区域管网运行功能。

（3）临时改迁，工后恢复。临时将管线改移至施工区域外，待地铁结构施工完成后再原位恢复。一般适用工况为：该管线不能临时截断，必须改迁，而且无永久改迁管位或永久改迁不满足规划要求。

（4）原位保护。在周边条件无法满足管线改迁要求或改迁成本较高时，为保证地铁施工又不影响管线正常运行，采用支托或悬吊的方式将管线在原位或附近保护起来，一般多为横跨基坑的电力或通信管线。当承插口排水管悬吊保护时，须先更换为其他接口牢固的管材或加套钢管［9］。

以上基本方法需要根据管线特性、周边环境、地铁工况、工期造价比选等多方面权衡选用，原则上能永久不临时、能临时不悬吊、能临时截断不临时改迁。

5.3 各类管线改迁的适用方法

（1）给水管、热力管。尽量改移，不悬吊，局部无条件时可明敷。

（2）燃气管。严禁悬吊，并须埋地敷设。

（3）电力、通信。可悬吊保护，没有穿线的管涵可以临时拆除，工后恢复。

（4）排水管。尽量改移，且尽量永久改移，部分无用户接入的排水管网可临时废弃。

6 管线改迁常见难题的解决措施

6.1 管线覆土厚度不够

往往在道路交叉口位置，各类主干管线纵横交错，而地铁结构覆土厚度有限，导致最上面的管线覆土厚度不能满足最小覆土厚度要求。

（1）解决覆土厚度不够带来的受力安全问题。常用的解决办法有：管道外侧混凝土回填包封、管道顶部增加钢筋混凝土盖板、管道外加设钢套管。几种方法可以单独使用，也可以配合使用。

（2）解决造成覆土厚度不够的净空问题。现浇箱涵类结构可与地铁结构共同使用顶底板，以减小整体所占高度空间；化整为零，将管径较大的管线分为多个小管径管道，满足运行流量要求的同时，降低整体所占高度空间。

6.2 管线之间安全距离不够

因城市道路狭窄，管线改迁路径有限，各类管线之间安全距离不够时有发生。当安全间距满足不了条件时，可采取一些安全防护措施后适当减小相应的安全间距，但“适当减小”并不意味着可以无限制、甚至无间距地靠近。

（1）加强管道自身安全强度，主要有增加管道壁厚、提高管道防腐等级、减少管道接口数量、加强焊口探伤作业等。

（2）增加管道之间的隔离措施。燃气与热力或电力管道安全距离不够时，可以采取燃气管道加套管或者砌管沟等措施。套管比管道大两档，必要时可设置检漏井对套管内进行检漏。

6.3 永久改迁后影响附属基坑施工

当管线无法一次性改迁到附属基坑外侧，且不能回迁至主体结构上或回迁成本较高时，管线将永久改迁至附属基坑。为减少对附属基坑施工影响，可采取以下措施：

（1）改迁至附属基坑以下。附属基坑相对较浅，特别是爬坡段，埋深较深的管线可以改迁至附属基坑下部。但如果改迁管线管径较大，将对附属基坑桩墙围护结构施工造成影响，甚至需要更改基坑支护形式。例如太原地铁2号线化章街站，有DN1000污水和双孔DN2200雨水管均改迁至出入口基坑下方，出入口基坑上坡段设计方案更改为放坡开挖，如图1所示。

图1 雨水管改迁至出入口下方

（2）暗挖施工。可以将埋深较浅的管线永久改移至出入口等结构断面较小的附属结构上部。采用矿山法暗挖通过，但工程风险较大，须谨慎采用。

（3）附属基坑桩墙先施工，永久改迁后悬吊保护。例如上海地铁5号线金海湖站先施工附属基坑改迁管位的围护桩后，再将给水管永久改迁至附属基坑上部。基坑开挖时托架保护，如图2所示。

图2 给水管改迁至附属围护桩顶

6.4 原位保护管线影响围护结构施工

电力、通信等柔性管线横跨基坑时，往往考虑改迁成本较高而选择原位保护，这就给围护桩墙施工带来困扰。灌注桩可通过适当调整桩位及桩间距避开管线，地下连续墙施工则需采用既能垂直铣削又能横向铣削的SJG工法机成槽，钢筋笼分三幅下放安装［10-12］。

6.5 无改迁管位且无法原位保护

当管线改迁的三个基本方法都不具备条件时，需要地铁土建配合，创造改迁条件，即倒边施工。在基坑中增加围护结构，将一个基坑分为两个基坑，管线不影响的基坑施工完成后，将管线改迁至该基坑结构上部，再施工另一个基坑。

7 地铁建设管线改迁注意事项

（1）管线改迁前，先探明并核对管线资料，如偏差较大时需及时反馈，可能影响到管线改迁或地铁车站设计方案。特别是定向钻施工的燃气或电力管线，其管线埋深及平面位置均偏差较大。

（2）临时废弃的管道一定要封堵可靠，既要防止已通水运营管道泄漏形成工程风险，也要防止地铁施工的泥浆、水泥浆等窜入未运营管道形成污染。热力管道或给水管道可用钢板封堵焊死，燃气管道封堵完后也要做相关漏气检测，特别是污水临时封堵因不重视、不专业而往往形成工程风险，应采用实心砖砌死并验算封堵墙厚度。

（3）合理策划管线改迁的先后顺序，避免先改迁管线给后改迁管线造成困难或重复改迁。例如太原地铁2号线化章街站雨污水管线改迁，改建雨污水与原有雨污水管道交叉15处，结构冲突5处，改建期间还需要确保周边雨污水排水畅通，因此就给施工顺序策划提出极高要求。

8 结束语

城市轨道交通与市政管线共同使用城市道路地下空间时应和谐共处、相互协调。要实现这一目标，首先在地铁规划设计时，各站点应通过适当调整平面位置及竖向埋深，合理避让一些较大断面的主干管道，同时要因地制宜巧妙运用管线改迁原则与策略，遇到常见难题有针对性解决措施，以最合理的管线改迁方案保障北方城市轨道交通建设的工期、造价及工程风险得到良好控制。