成都地铁站排水管线迁改施工存在的问题及处理措施研究

邱小耕，王冬梅，袁 亮

(1.四川大学，四川 成都 610065；2.四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川 成都 610072)

0 前 言

近年来，随着城市基础设施建设的发展，地铁工程也加快了建设步伐。地铁车站施工不可避免地会影响原有市政管线，因此，管线安全已成为地铁施工中的难点之一。尤其是雨污水管线，因大多修建时间久远，时有渗漏情况发生。所以，管线迁改是车站施工的关键节点，制约着车站主体及其附属结构的施工进度，是地铁建设过程中的“拦路虎”。因此，如何在地铁施工时既保证管线及工作面的安全，又顺利完成迁改工作，成为地铁施工中的难题。本文拟对成都地铁某站污水排水管线迁改中遇到的问题及采取的措施进行梳理和探讨，以期供类似工程参考和借鉴。

1 工程概况

1.1 工程简介

车站位于成都市顺江路与龙舟路交叉路口以南，沿三官堂街南北布置，是成都地铁6号线一二期工程的中间站。车站西侧为锦江，东侧为高层住宅小区。车站周边布置有城市排水、城市照明、电力、交安、天网、通讯、燃气、城市给水、消防等相关管线(本文主要探讨排水，后续不再赘述其他管线)。为确保地铁车站施工顺利开展，并提高目前市政污水管网的排污(水)能力，拟对影响地铁车站的排水管线进行永久迁改。目前污水管及过街雨水排水管从北至南沿车站基坑布置，管线布置情况详见图1。

图1 车站雨水及污水管线干线布置情况

车站周边主要排水管线统计情况详见表1。

表1 车站周边主要排水管线情况汇总

1.2 工程地质和水文

根据车站主体结构的地勘报告，车站范围内地形较平坦，地形起伏不大，地貌单元为岷江水系I级阶地。场地范围内主要覆盖有人工填土层、砂土、卵石、深层泥岩。在管线迁改施工范围内主要为人工填土、黏土和砂卵石。由于车站从北向南沿锦江河堤而建，场地范围内主要有地表水和地下水，而根据现场踏勘及挖探钻孔情况，场地内现状水位距地面以下3.5 m。需要迁改的管线与车站的相对位置及纵向地质勘探情况详见图2。

图2 车站与管线位置及现场地质柱状(单位：m)

2 现场条件和工程特点

本车站位于成都市一环路至二环路之间，属城市干道，施工范围内必须采用全封闭打围施工，周围建筑密集，施工场地狭窄，施工区域周边的车辆、行人相对较多，干扰较大。另外，西侧紧临锦江，车站围护桩在河堤外边缘，大部分桩位已侵入河道，需迁改的排水管线最近处距离河床仅3.5 m左右。工程具有以下特点：

(1)因打围占道施工，对交通影响较大，占道时间短、工期短，施工条件不充分。

(2)大型机械在场内无法运转，土石方开挖只能采取小型机械为主，人工配合开挖，效率相对较低。

(3)本工程位于杂填土、粉质黏土、砂卵石地质，根据岩土工程分级，土层开挖后不能自稳，存在安全风险。

(4)由于施工地理位置的特殊性，紧临锦江，地下水位较高，顶管过程中周边有严重的渗水风险。

(5)工程属于露天作业，施工季节性强，受气候变化影响大。

(6)地下管线复杂，除雨水、污水排水管外，尚有其他产权单位的管线。

3 施工工序流程

根据上述工程条件和特点，结合前期工程实践和管理经验，现场采取的施工流程如图3所示。其中，需要特别强调几点。

图3 施工工序流程

(1)降水井及顶管工作井的管线探挖工作应按如下要求进行：①开挖前将开挖范围内的地下管线了解清楚，并采用超声波探测仪对开挖范围内的管线进行探测；②由经过安全技术交底和业务培训的作业人员，采用人工挖孔探查；③采用十字探沟法或间隔探挖法，确保无遗漏。探孔直径宜大于0.5 m，以方便探孔内人员的操作，探孔(沟)深度大于3 m；④探挖的土用吊篮运送上来，探孔出现地下渗水时，应采用7.5 kW的污水泵进行排水；⑤探孔人员作业时，用鼓风机进行送风，在现场配置氧气瓶，一旦作业人员出现缺氧，及时进行急救；⑥探挖过程中施工单位及监理单位安排管线专员全程旁站，合格后进行验收，同时填写管线探挖验收表并存档。

(2)降水井布置在顶管工作井外侧2～3 m处，顶管工作井开挖前应提前开启降水井，在确认地下水位降至开挖面以下0.5 m后方可进行顶管工作井的开挖。同时降水井的排水应设置三级沉淀池，排水经沉淀过滤后排入周边可用管网，严禁直接排放或排至江中。

(3)开工前，要求现场所有施工作业人员必须参加由施工单位项目部组织的安全技术交底，交底中应明确现场的重点、难点、周边管线位置和现场注意事项，交底人员签字确认并存档。

(4)顶管工作井开挖至地面5 m以下后应进行有害气体的检测，要求作业队伍每天下井前必须先检测有害气体(如：H2S、CO、CH4等)和O2的含量，不达标不准下井作业。

(5)应在顶管施工的路面和顶管工作井周边布置沉降监测点，采集原始数据，每天对监测点进行监测，并与原始数据进行对比。一旦发现异常应及时通报，同时加密监测并采取措施，如加固相关区域并停止作业。

(6)顶管过程中严格控制掌子面的超挖情况，每天对顶管进度(顶进尺寸)与出土量进行监测，严禁超挖。

4 存在问题、改进措施及效果

在本站排水管线迁改过程中，因顶管工作位置位于地面以下7 m左右处。该区域大多为砂卵石及砂土，稳定性极差。在顶管过程中，虽然已严格控制超挖和顶进速度，但还是遇到了掌子面坍塌和临江侧掌子面渗水现象。现场各顶管工作井的位置如图4所示。下面重点介绍W2～W3和W12～W13顶管过程中遇到的问题和采取的措施及实施的效果。

4.1 W2～W3存在的问题、改进措施及效果

在进行2号污水顶管工作井(以下简称W2，下文同)向W3顶管中，设计长度为41.9 m，采用直径2.4 m的混凝土预制管进行顶进，顶管设计平面见图5。

图4 车站排水管线迁改主要工作井位置示意

图5 W2-W3顶管设计平面示意(单位：m)

4.1.1 存在的问题

在累计顶进至8 m左右(含机头2.5 m)时，作业人员发现掌子面处出现少量渗水，要求立即暂停作业。经沉降监测确认无明显突变及沉降，路面也未见异常，河堤也无异常。随后要求现场作业人员放慢挖土和顶进速度，同时在接收井位置布置降水井，并及时抽排水。

顶进至18 m左右时，由于距离锦江河堤和河床越来越近，地下水联系加强，渗水逐渐增多，场地内路面出现裂纹和少量沉降，掌子面出现小范围坍塌，要求立即停止作业。同时，监理工程师、施工单位及建设单位相关人员立即召开专题会，会上明确采取措施后，方可再次施工。

4.1.2 改进措施

首先，要求施工单位在顶进范围上方设置隔离区域，不得堆载，同时在地面增加两个沉降监测点，在井壁位置布置水平位移点位。其次，要求施工单位立即对已顶管的上部区域(由于场地位于围挡内，不影响路面交通及现场其他部位)进行破除，并暴露出下方土体，观察土体的稳定情况，确认稳定后回填并浇筑混凝土。另外，对未顶管区域局部引孔注浆的方式进行加固。最后，提前开挖W3顶管工作井至顶管工作平面，并安装水泵，不间断抽排河床渗水。

采取上述措施后，在确认施工作业人员井下作业安全的前提下，继续顶进。同时，在顶管尾部增加油泵，保证顶管的动力。至距离W3接收井3 m左右时，破开W3至W2一侧的洞门，最后顶管到位，吊出机头，开展后续工序。

4.1.3 效 果

后续施工过程未再出现掌子面坍塌，河床渗水也通过抽排得以顺利排出，按期完成了顶管任务。

4.2 W12～W13存在的问题、改进措施及效果

W12至W13顶管区间，设计长度为22 m，采用直径为2.4 m的混凝土预制管进行顶进。顶管设计平面详见图6。

图6 W12-W13顶管设计平面示意(单位：m)

4.2.1 存在的问题

在顶进至10 m左右时，掌子面出现大量砂土掉落，此处前方顶管区间大部分位于市政路面下方(不具备打围条件)，有大量过往车辆及行人，存在路面坍塌风险。

4.2.2 改进措施

要求立即停止顶进作业，同时组织业主、设计、施工及相关方开会处理。会上，设计及业主明确采用管棚加固处理的设计方案。同时要求施工单位采取以下措施，保证现场的安全。首先，立即对顶管施工通过的路面铺设2.5 cm厚钢板，并进行可靠固定，保证路面过往行人及车辆的安全。其次，安排人员疏散路面交通，并加强现场巡查。再次，采取应急砂袋封堵掌子面，再用24砖墙封闭顶管掌子面，并加密监测，一旦有突变，及时通知各方，以保证安全。最后，对顶管的上部区域增加管棚，管棚的位置及数量详见图7，并进行注浆加固。

图7 顶管暗挖段(过路口加强段)管棚断面示意

其中管棚的主要技术参数和施工控制措施如下：

(1)技术参数。①钢管规格：采用长2～3 m的热轧无缝钢管，钢管直径108 mm，厚6 mm，并以丝扣连接而成，累计长度为20 m，充分覆盖顶管设计长度；②钢管上注钻浆孔，孔径10～16 mm，孔间距15 cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段110 cm；③管距：环向间距2.5 D/m；④注浆水泥浆液水灰比 1：1(重量比)，注浆压力：0.5～2.0 MPa，注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数。

(2)施工控制措施。①管棚施工前，测量人员按设计要求测量并放点，完成定位；搭设钻孔操作平台的脚手架并完成钻机的安装；同时，监理工程师及现场技术人员对进场的钢管和水泥进行检查验收。②采用顶驱动力头的跟管钻进工艺，首先将套管及钻杆同时钻入孔内；成孔后，取出内钻杆，放进管棚钢管，钢管节段间用丝扣连接；最后取出外套管。③管棚钢管安装完成后应利用空压机对孔道进行吹扫，清除孔内岩渣。④注浆前先将孔内泥浆用高压水冲洗干净，再进行注浆；浆液采用水泥浆，注浆压力为0.5～2.0 MPa，注浆参数根据现场试验予以调整。⑤管棚钢管末端设置的封堵塞有进浆孔和排气孔；当排气孔流出浆液后，关闭排气孔，继续灌浆；达到设计注浆量或注浆压力时，停止注浆。

4.2.3 效 果

采取上述措施后，对现场进行了检查，在参建各方确认安全后继续顶进，直到机头到达指定位置，后续施工一切正常。

同时，按照上述W12～W13的施工经验，对后续拟施工的W2～W1顶管施工段同样采用了顶管区域增加管棚及路面铺设钢板的方式，均顺利完成了顶管及后续管线迁改的施工，为车站主体施工及后续工序创造了条件，为车站整体进度顺利推进打下了良好的基础。

5 结 论

本文通过对成都地铁6号线某车站排水管线迁改施工过程中遇到的问题进行梳理，介绍了管线迁改施工的基本程序和方法，并对顶管掌子面坍塌及渗水问题的处理进行了总结。上述处理措施，让管线迁改的各项目标得以顺利实现，为后续车站主体及附属施工奠定了基础。同时，鉴于上述问题的出现，作者也进行了思考，建议后续类似项目的施工应尽量避开汛期及地下水丰富时段。确无此条件的，应提前做好相关准备，避免遇到问题后盲目处置。另外，现场有打围条件的，应将管线迁改部位并入围挡，避免施工影响路面交通及过往行人的安全。