機(jī)場改擴(kuò)建工程對既有地下管線的保護(hù)施工技術(shù)分析

劉少軍

（山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 262500）

近年來，我國民航業(yè)得到高速發(fā)展，早期建成機(jī)場面臨設(shè)施老化嚴(yán)重、空間不足的問題，需對原有機(jī)場工程進(jìn)行改擴(kuò)建處理，通過改擴(kuò)建工程能夠提高機(jī)場運(yùn)營效率與服務(wù)質(zhì)量。但機(jī)場改擴(kuò)建工程建設(shè)施工復(fù)雜，施工期間普遍存在缺乏地下管線保護(hù)意識的現(xiàn)象，導(dǎo)致既有地下管線頻繁出現(xiàn)偏位、錯位、變形破損等質(zhì)量通病，存在極大的安全隱患。在這一工程背景下，對既有地下管線保護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用推廣，是規(guī)避施工風(fēng)險的關(guān)鍵，文章就此開展研究。

1 機(jī)場改擴(kuò)建工程對既有地下管線造成的具體影響

1.1 土體擠壓

在現(xiàn)場施工期間，樁基沉樁、鉆進(jìn)成孔、頂管等施工作業(yè)都會對周邊土體施加明顯的擠壓力，出現(xiàn)土體擠壓現(xiàn)象，進(jìn)而影響到暗敷埋置的地下管線，有可能出現(xiàn)管線偏位、錯位問題。同時，如果既有地下管線臨近使用壽命或是嚴(yán)重銹蝕，因管材強(qiáng)度降低，也有可能在土體擠壓作用下出現(xiàn)管線變形、滲漏等質(zhì)量問題。

1.2 地基沉降

在頂管、沉井下沉以及井點(diǎn)降排水等工序環(huán)節(jié)，受到上部作用力和地下水文變化影響，普遍會出現(xiàn)地基整體沉降和局部不均勻沉降現(xiàn)象，還有可能引發(fā)地面隆起等連鎖問題出現(xiàn)。如果既有地下管線所在區(qū)域的地基沉降量超標(biāo)，或是處于地面隆起、不均勻沉降部位時，都會出現(xiàn)管線接頭損壞、管線偏位錯位、管線斷裂等質(zhì)量問題，無法繼續(xù)使用。

1.3 上部荷載

現(xiàn)代機(jī)場改擴(kuò)建工程的建設(shè)規(guī)模大，為縮短工期時間，技術(shù)人員普遍采取機(jī)械化建造模式，在工程現(xiàn)場配備吊車、挖掘機(jī)、壓路機(jī)等大型機(jī)具設(shè)備。如果施工單位缺乏管線保護(hù)意識，將大型機(jī)具設(shè)備停放在既有地下管線上方，或是沒有提前準(zhǔn)確掌握既有地下管線的分布位置，導(dǎo)致部分地下管線承受超出極限的上部荷載，把地下管線壓壞。

1.4 振動擾動

在樁基施工、地基碾壓夯實等工序步驟，所使用沉樁機(jī)、壓路機(jī)等機(jī)具設(shè)備在運(yùn)行期間會持續(xù)向周邊地基土層施加、傳遞振動沖擊作用力，如果施工區(qū)域和周邊既有地下管線未保持安全間隔距離，將會向管線結(jié)構(gòu)上傳播振動沖擊荷載，有可能出現(xiàn)管線變形、破損情況。

1.5 氣候因素

在冬季施工背景下，如果在地下開挖階段沒有對臨時裸露在外的既有地下管線采取保溫措施，地下管線將會直接暴露在低溫環(huán)境當(dāng)中，在氣候溫度影響下改變管線工作性能，嚴(yán)重時出現(xiàn)管線凍裂、強(qiáng)度明顯下滑、縮短使用壽命的問題。而在夏季施工背景下，如果管線長時間接收太陽光照射，非耐高溫管線有可能出現(xiàn)熱老化現(xiàn)象，致使管線老化速度加快，外部絕緣層提前失效。

2 機(jī)場改擴(kuò)建工程既有地下管線的保護(hù)施工形式

2.1 隔離法

隔離法是在工程現(xiàn)場既有地下管線周邊區(qū)域內(nèi)構(gòu)建全新的隔離結(jié)構(gòu)，徹底阻隔外部施工活動對地下管線造成的擾動，起到固定管線位置、預(yù)防管線受壓變形的作用，適用于保護(hù)埋設(shè)值較大、臨近基坑位置的既有地下管線。在機(jī)場改擴(kuò)建工程，具體可采取鋼板樁、深層攪拌樁兩項技術(shù)，操作要點(diǎn)如下。

第一，鋼板樁隔離。提前做好測量定位作業(yè)，標(biāo)記既有地下管線與外圍鋼板樁的具體位置，測量定位撒布白灰作為參照物，并完成鋼板樁質(zhì)量檢驗、校正處理等前期準(zhǔn)備工作。隨后，為減小施工擾動，避免采取打樁方式，在現(xiàn)場鉆設(shè)若干孔洞，樁孔內(nèi)平穩(wěn)放入鋼板樁測量調(diào)整鋼板樁垂直度、頂面標(biāo)高與水平位置，重復(fù)上述操作完成剩余樁身安裝作業(yè)，再安裝圍檁、腰梁等部件，把各根樁身相互串聯(lián)為整體圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在圍護(hù)區(qū)域以外開展機(jī)場改擴(kuò)建施工作業(yè)。最后，待改擴(kuò)建施工完畢后，即可拔除先期打入的鋼板樁，以圍護(hù)結(jié)構(gòu)端部作為拔樁起始點(diǎn)，按照打樁相反順序來拔除剩余鋼板樁。

第二，深層攪拌樁隔離。提前做好泥漿制備、場地平整、測量放樣等前期準(zhǔn)備工作，施工人員測量調(diào)整樁機(jī)水平位置與導(dǎo)向架垂直度，啟動樁機(jī)對現(xiàn)場地層進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，待鉆頭到達(dá)設(shè)計深度后啟動泵機(jī)，持續(xù)向周邊噴射水泥漿，同步開展噴漿與攪拌提升下沉作業(yè)。待噴漿量達(dá)標(biāo)與攪拌鉆頭提升地面后，即可完成單樁攪拌作業(yè)，把鉆機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至下處樁位，重復(fù)上述操作，后續(xù)把多根攪拌樁共同組成整體圍護(hù)結(jié)構(gòu)。此外，施工人員還應(yīng)嚴(yán)格控制成樁順序與攪拌速度等工藝參數(shù)，避免對周邊土層和既有地下管線造成過度擠壓。

2.2 懸吊法

新管線安裝期間，由于部分新管線的安裝位置在既有管線下方，缺乏足夠操作空間，在管線敷設(shè)期間也有可能損壞既有管線。因此，施工單位應(yīng)采取懸吊法，提前把既有地下管線固定就位，安裝吊索吊具，把既有管線起吊至上方一定高度處懸停，搭設(shè)支撐結(jié)構(gòu)來臨時固定管線位置。隨后，在既有管線下方敷設(shè)全新管線，待管線敷設(shè)就位后，拆除臨時支撐結(jié)構(gòu)，把既有管線復(fù)位，回填基坑。

在既有地下管線懸吊施工期間，可采取貝雷梁吊裝方法，提前在現(xiàn)場地面把貝雷梁拼裝成型，檢查貝雷梁軸線與水平誤差是否達(dá)標(biāo)，清理冠梁表面灰塵雜物，剔除預(yù)埋螺栓保護(hù)套，安裝貝雷梁，使用全站儀等設(shè)備對各榀貝雷梁的縱橫軸線與標(biāo)高進(jìn)行測量調(diào)整。待冠梁強(qiáng)度達(dá)到85%設(shè)計強(qiáng)度后，即可架設(shè)貝雷梁，安裝端構(gòu)架鋼板來固定貝雷梁位置，并在梁體下部安裝槽鋼與螺栓起到聯(lián)結(jié)作用。隨后，把既有地下管線吊裝就位，同步開展監(jiān)測作業(yè)，后續(xù)再把既有管線復(fù)位處理即可。同時，為避免既有管線在懸吊期間出現(xiàn)受損情況，施工人員還應(yīng)掌握各類管線的特殊要求。例如，對于電力線纜和通信線纜，必須采取人工破除方式來鑿除外部混凝土保護(hù)層，從中取出管線，清理管線表面粘附的泥土等雜質(zhì)，檢查外保護(hù)套是否存在變形破損問題，確定無誤后，把管線輕抬至吊架上方放置，在管線上下兩側(cè)設(shè)置絕緣膠墊，起到緩沖防撞作用。

2.3 支撐法

支撐法適用于現(xiàn)場土體存在沉降概率的機(jī)場改擴(kuò)建工程，在既有管線下部安裝臨時性或是永久性的支撐結(jié)構(gòu)，把地下管線調(diào)整至支撐結(jié)構(gòu)上方進(jìn)行固定安裝。如此，在后續(xù)改擴(kuò)建施工期間，既有地下管線在出現(xiàn)地基沉降情況時并不會處于懸空狀態(tài)和承受過大壓力，預(yù)防偏位錯位與變形破損等質(zhì)量問題出現(xiàn)。

在既有地下管線支撐施工環(huán)節(jié)，綜合分析現(xiàn)場環(huán)境條件、管線類型、管線規(guī)格尺寸等多項因素，做好臨時支撐結(jié)構(gòu)的選型工作。早期部分改擴(kuò)建工程采取簡易鋼筋支架或是木方支架作為臨時支撐，有著牢固性差、不易裝卸、放置后無法水平滑動的局限性。對此，施工單位可選擇在工程現(xiàn)場布置具備管線位置調(diào)整功能的臨時支撐裝置，由機(jī)架、調(diào)整組件、支撐墊塊等部件組成。施工人員提前開挖既有地下管線周邊土層，預(yù)留出足夠操作空間，在現(xiàn)場平穩(wěn)安放機(jī)架，在機(jī)架上固定安裝伸縮組件、卡接環(huán)、調(diào)整組件等部件，在機(jī)架底部放置支撐組件。隨后，對臨時支撐裝置的穩(wěn)定性進(jìn)行驗算檢查，確定無誤后，把既有地下管線平穩(wěn)安放在支撐裝置上方固定，使用調(diào)整組件來調(diào)整管線位置。待基坑挖槽完畢與基礎(chǔ)施工結(jié)束后，即可把管線放回原位，拆除臨時支撐裝置。

2.4 卸載保護(hù)法

卸載保護(hù)法以消除上部荷載對既有地下管線造成影響作為保護(hù)方式，在滿足機(jī)場改擴(kuò)建施工需求的前提下，施工人員調(diào)整現(xiàn)場機(jī)具設(shè)備停放位置和物資材料堆放位置，減少地面向地下管線施加的荷載作用力。此項保護(hù)技術(shù)有著工藝簡單、易于操作和見效顯著的優(yōu)勢，且不會產(chǎn)生額外工程量與造價成本，但僅能消除機(jī)場改擴(kuò)建施工對既有地下管線在上部荷載等少數(shù)方面造成的影響，如果存在土體擠壓、振動擾動等其他問題，仍舊存在管線偏位錯位、變形破損的可能性。

在應(yīng)用卸載保護(hù)法時，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注荷載驗算、線路結(jié)構(gòu)抗浮兩項問題。第一，荷載驗算，在確定卸載保護(hù)方案后，施工人員結(jié)合已掌握的工程資料信息，提前驗算既有地下管線在各道工序環(huán)節(jié)實際承受的上部荷載，如果所承受上部荷載超過管線結(jié)構(gòu)的極限承受能力，則對方案內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，必要時切換其他保護(hù)施工技術(shù)。第二，線路結(jié)構(gòu)抗浮，在機(jī)場改擴(kuò)建工程，既有地下管線普遍為細(xì)長結(jié)構(gòu)，對周邊土體卸載變動較為敏感，如果上部卸載量超標(biāo)，有可能出現(xiàn)線路結(jié)構(gòu)上浮現(xiàn)象，同樣會引發(fā)管線偏位、錯位等問題出現(xiàn)。對此，需要額外對地下管線結(jié)構(gòu)采取抗浮保護(hù)措施，具體可采取抗浮板+周邊土體門式加固方式，在地下管線上方固定安裝抗浮板，抑制管線上浮，在管線結(jié)構(gòu)周邊1 m 處和頂部0.5 m 處加固土體，起到減小附加荷載作用。

2.5 注漿加固法

注漿加固技術(shù)適用于現(xiàn)場存在土體坍塌可能性的機(jī)場改擴(kuò)建工程，在施工準(zhǔn)備階段向地基土層裂隙中注滿水泥漿等漿料，起到改善地基承載性能與結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的作用，并在改擴(kuò)建施工完畢后向地基結(jié)構(gòu)新形成的縫隙部位注漿嵌填加固。如此，可以避免因地基沉降變形、擠壓開裂而影響到既有地下管線分布情況。在注漿加固施工環(huán)節(jié)，重點(diǎn)關(guān)注注漿處理范圍問題，必須完全涵蓋既有地下管線及周邊兩側(cè)土體。正常情況下，在管線兩側(cè)對稱布置若干注漿孔，根據(jù)管線埋設(shè)值來確定注漿孔鉆設(shè)深度，并在管線外圍布置多排注漿孔，靠近管線部位布置淺孔，淺孔外側(cè)布置深孔。

3 機(jī)場改擴(kuò)建工程既有地下管線保護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1 管線物探檢測

為準(zhǔn)確掌握既有地下管線分布位置，避免因有效保護(hù)范圍未完全涵蓋全部地下管線而出現(xiàn)各類施工問題。在現(xiàn)場施工前，施工單位應(yīng)做好管線物探檢測工作，根據(jù)檢測結(jié)果與提前收集的工程資料信息，準(zhǔn)確掌握各處地下管線的水平位置、埋深值、構(gòu)造情況。同時，還應(yīng)根據(jù)管線類型來選擇物探方法，以此來消除檢測誤差。例如，對于金屬管線，正常情況下采取電磁感應(yīng)法，管線接頭為高阻體金屬時采取夾鉗法或是磁場強(qiáng)度法，管線管徑值遠(yuǎn)超過埋深值時采取電磁感應(yīng)法或是地震波法，管線埋深值大于管徑值時則采取磁距法。而對于電力電纜，優(yōu)先采取被動源工頻法，當(dāng)電纜存在露出端時則采取夾鉗法。

3.2 編制專項施工方案

在機(jī)場改擴(kuò)建工程施工期間，各道工序環(huán)節(jié)的施工特點(diǎn)、現(xiàn)場環(huán)境、對地下管線造成的影響都存在明顯差異，如果采取完全一致的保護(hù)施工技術(shù)，很難取得理想的保護(hù)效果。因此，施工單位應(yīng)結(jié)合工序特點(diǎn)，編制專項既有地下管線保護(hù)施工方案。例如，在高架施工環(huán)節(jié)，既有管線主要分布在人行道、綠化帶區(qū)域，不易翻新道路路基結(jié)構(gòu)，需要對井蓋頂部標(biāo)高超出綠化帶的管線井進(jìn)行降井座處理，把井蓋標(biāo)高控制在路面與綠化帶標(biāo)高下方，最多保持二者標(biāo)高齊平狀態(tài)，以及對翻新道路區(qū)域內(nèi)分布的原有設(shè)施加以搬遷保護(hù)處理。在樁基施工環(huán)節(jié)，提前挖設(shè)十字樣溝來標(biāo)記地下管線位置，如果地下管線和樁基施工區(qū)域間隔距離較近，則打設(shè)鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在地下管線處在承臺中間穿越區(qū)段時在管線兩側(cè)打入鋼板樁，在地下管線處在承臺邊緣時則在臨近樁基位置打入鋼板樁。而在地下開挖環(huán)節(jié)，提前完成承臺降排水施工，在地下管線兩側(cè)施作多重高壓旋噴樁止水帷幕，并對管線底部土層進(jìn)行壓密注漿加固處理。

3.3 制定應(yīng)急處置預(yù)案

在機(jī)場改擴(kuò)建施工期間，受到工藝操作等因素影響，所采取部分管線保護(hù)措施出現(xiàn)失效現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致管線偏位錯位、變形破損，此類質(zhì)量通病無法徹底預(yù)防。因此，施工單位應(yīng)提前制定各類問題的應(yīng)急處置預(yù)案，如果在施工期間出現(xiàn)突發(fā)狀況，立即實施對應(yīng)預(yù)案，減小受損程度。例如，對于地下管線破損問題，可采取CIPP 原位修復(fù)技術(shù)，在管線內(nèi)部放入牽引繩和鋪設(shè)底膜，固定保護(hù)膜后拉入內(nèi)襯修復(fù)材料，啟動高壓風(fēng)機(jī)向內(nèi)襯管充氣，在內(nèi)膜中使用紫外線燈，高溫條件下熔化內(nèi)襯管，再自然冷卻襯管、取出紫外線燈與拉出內(nèi)膜，即可有效封堵管線破損部位。

4 結(jié)語

綜上所述，為保證工程建設(shè)質(zhì)量，順利實現(xiàn)機(jī)場不停航改擴(kuò)建建設(shè)目標(biāo)，施工期間要提高對既有地下管線保護(hù)施工的重視，針對常見問題采取行之有效的管理辦法，提高施工方案的科學(xué)性和可行性，確保改造擴(kuò)建施工中航運(yùn)的正常安全運(yùn)行。