淺談復(fù)雜管線條件下市政道路橋梁施工技術(shù)

薛 闖

[上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司，上海市 200433]

0 引言

地下管線往往是市政改拓建項(xiàng)目的一大重點(diǎn)、難點(diǎn)，因各管線的工況、保護(hù)要求各不相同，增加了現(xiàn)場(chǎng)施工難度，一旦施工方法不當(dāng)或者措施不到位，會(huì)加大道路病害的可能性[1]。

發(fā)生管線事故不但會(huì)影響工期，增加施工成本。同時(shí)因施工單位缺乏地下管線的保護(hù)意識(shí)，沒有采取相應(yīng)的技術(shù)措施，導(dǎo)致燃?xì)夤艿?、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(yán)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(fù)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(hù)管涵以及鋼護(hù)筒等措施，成功解決了管線距離橋梁樁基礎(chǔ)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(xiàn)狀某道路快速化改建項(xiàng)目，項(xiàng)目起點(diǎn)位于申港大道隨塘河橋向西338 m，終點(diǎn)為申港大道滬城環(huán)路交叉口位置，樁號(hào)K0+100.00—K1+740.00。主要施工內(nèi)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(cè)涉及的管線包括了電力、燃?xì)?、信息、給水、雨水、污水等眾多管線。根據(jù)道路拓寬圖紙，局部電力及燃?xì)夤艿牢挥谕貙挷课粰C(jī)動(dòng)車道下方，考慮到以后道路路基施工時(shí)須用大型機(jī)械碾壓，根據(jù)物探資料，局部管線覆土不能達(dá)到技術(shù)安全施工規(guī)定，所以需對(duì)機(jī)動(dòng)車道下方電力及燃?xì)夤懿扇”Ｗo(hù)措施。同時(shí)對(duì)于輔道橋下方的四大管線，由于搬遷進(jìn)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(hù)措施。

沿線管線情況統(tǒng)計(jì)如下：

（1）道路北側(cè)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(cè)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(diǎn)

（1）管線圖紙位置不準(zhǔn)，管道材質(zhì)、埋深等信息誤差很大，如何精準(zhǔn)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(xiàng)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(jìn)出臨港主城區(qū)的主動(dòng)脈管線，管線保護(hù)方案的選擇及施工是確保道路施工的關(guān)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(cè)1.2 m），上水采用φ1 000 mm 鋼管（距離樁基礎(chǔ)外壁0.18 m），北側(cè)220 V 超高壓保護(hù)線距離樁基礎(chǔ)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(jìn)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(jīng)過分析討論，管線復(fù)雜條件下道路及橋梁施工的首要任務(wù)是精確掌握地下管線的材質(zhì)、規(guī)格、埋深、位置等相關(guān)信息，其次具體的管線工況應(yīng)制定相應(yīng)的保護(hù)方案。

3.1 道路下方管線精準(zhǔn)定位方法

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

圖5 探溝法案例

3.2 道路下方管線保護(hù)方案

根據(jù)施工圖紙，拓寬段機(jī)動(dòng)車道組成為60 cm路面結(jié)構(gòu)+50 cm 水泥土基層+30 cm 礫石砂墊層?，F(xiàn)狀管線位置地面標(biāo)高約高于設(shè)計(jì)路面標(biāo)高10 cm，路基第一層礫石砂碾壓厚度為30 cm。經(jīng)過與管線權(quán)屬單位協(xié)商，管線頂面標(biāo)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(jī)施工要求。

（1）管線保護(hù)方案選擇

一是針對(duì)沿線兩側(cè)電力管線，經(jīng)排查現(xiàn)狀電力群管采用素混凝土電力箱涵，根據(jù)電力公司意見對(duì)永久機(jī)動(dòng)車道及臨時(shí)機(jī)動(dòng)車道下方的電力箱涵在道路施工階段需對(duì)現(xiàn)狀電力箱涵進(jìn)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(xiàn)狀信息管線在埋深在1.6 m 以內(nèi)，則采用混凝土進(jìn)行包封，若埋深1.6 m 以下，則不做處理。

三是現(xiàn)狀燃?xì)夤転棣?00 鋼管的中壓管，若埋深在1.6 m 以內(nèi)，采用蓋板涵進(jìn)行保護(hù)，埋深1.6 m 以下則不做處理。

四是現(xiàn)狀上水管為φ1 000 鋼管，埋深較淺，若埋深在1.6 m 以內(nèi)，采用蓋板涵進(jìn)行保護(hù)（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(hù)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(cè)量出管道的標(biāo)高，保證溝槽開挖的順利進(jìn)行。

根據(jù)本工程特點(diǎn)，項(xiàng)目進(jìn)場(chǎng)后先人工開挖樣溝，確定管線位置。再采用機(jī)械將管線兩側(cè)各1m 范圍內(nèi)的土方進(jìn)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(shè)計(jì)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(cè)量出管道的標(biāo)高，保證溝槽開挖的順利進(jìn)行。

根據(jù)本工程特點(diǎn)，溝槽開挖采用人工開挖形式，開挖邊坡放坡系數(shù)為1∶0.5。溝槽土方采用裝載機(jī)短距離運(yùn)輸或小挖機(jī)配合自卸汽車進(jìn)行運(yùn)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(cè)蓋板基礎(chǔ)根據(jù)圖紙進(jìn)行鋼筋加工及安裝。

兩側(cè)蓋板基礎(chǔ)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(shí)。

最后蓋板鋼筋加工及安裝，混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)。

3.3 埋深較深位置管線精準(zhǔn)定位方法

對(duì)于埋深較深的管道一般采用陀螺儀法或?qū)騼x法進(jìn)行管線的精準(zhǔn)定位，但此類方法由于信號(hào)傳輸、地下障礙物等影響一般會(huì)有一定范圍偏差，故采用上述兩種方式進(jìn)行精探的話，精探報(bào)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(zhǔn)的管線定位方法，即水沖法以達(dá)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(cè)量單元的三維姿態(tài)測(cè)量儀器，該儀器在管道內(nèi)穿行過程中，可對(duì)自身三軸姿態(tài)角（或角速度）進(jìn)行測(cè)量，通過積分算法對(duì)這些姿態(tài)量進(jìn)行分析和計(jì)算，最終獲得管道的三維姿態(tài)（如圖8）。

圖8 陀螺儀法應(yīng)用實(shí)例

導(dǎo)向儀法（信標(biāo)示蹤法）：首先建立施工坐標(biāo)，確定基準(zhǔn)點(diǎn)；在施工場(chǎng)地管線起始端設(shè)置入鉆點(diǎn)，作為起始坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)；將移動(dòng)端穿入管道并沿管道方向向前推進(jìn)，地面工作人員手持接收端跟進(jìn)移動(dòng)端向前推進(jìn)，移動(dòng)端設(shè)備會(huì)根據(jù)移動(dòng)端設(shè)備信號(hào)強(qiáng)度實(shí)時(shí)反應(yīng)管道的平面位置及其埋深（如圖9）。

圖9 導(dǎo)向儀法應(yīng)用實(shí)例

水沖法：水沖法是在陀螺儀法或?qū)騼x法明確了管道大概位置的基礎(chǔ)上，對(duì)于管徑≥300 mm 的硬質(zhì)管道，采用人工水沖設(shè)備逐點(diǎn)下鉆的方式進(jìn)行定位，每孔之間的間距根據(jù)探測(cè)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(hù)方法

距離橋梁樁基礎(chǔ)較近且埋深較深的管線采用鋼護(hù)筒的方法進(jìn)行保護(hù)，鋼護(hù)筒采用8 mm 厚鋼板工廠加工，每節(jié)護(hù)筒頂部預(yù)留300 mm×400 mm 的益漿口，吊環(huán)位于護(hù)筒口下15 cm 位置，采用φ8 圓鋼制作。

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

再將鉆頭下到孔中繼續(xù)鉆進(jìn)，每進(jìn)尺深度達(dá)到2.5 m時(shí)，下沉下一節(jié)鋼護(hù)筒，前后鋼護(hù)筒的拼接檢查合格后，要在護(hù)筒上留有十字線。如此循環(huán)進(jìn)行，直至鋼護(hù)筒達(dá)到管線底標(biāo)高下2 m 深位置為止，鋼護(hù)筒與鋼護(hù)筒之間采用焊接連接，每條焊縫焊接4點(diǎn)，每點(diǎn)焊縫長度不小于8 cm（如圖10）。鋼護(hù)筒焊接連接時(shí)保證接頭圓順，同時(shí)滿足剛度、強(qiáng)度的要求。

圖10 鋼護(hù)筒安裝實(shí)例

4 方案比選

管線保護(hù)方法的選擇取決于管線的材質(zhì)、埋深、規(guī)格、與建筑物的相對(duì)位置關(guān)系（見表1）。

表1 管線精探方法比較分析表

管線保護(hù)方法的分析比選（見表2）。

表2 管線保護(hù)方法比較分析表

5 結(jié)語

在市政道路、橋梁改拓建工程中，必然會(huì)遇到四大管線。若管線搬遷難度大，時(shí)間長，可選擇適當(dāng)?shù)墓芫€保護(hù)方案對(duì)現(xiàn)狀管線加以保護(hù)，從而達(dá)到縮短工期、節(jié)約成本的目的。