中心城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下管線切改優(yōu)化實踐

張鑫旺 李兵 劉蒙 劉珊

【摘 ? ?要】：為保障地鐵施工的順利進行及市政管線的正常運行，針對多條管線切改的統(tǒng)籌問題，從合并管線切改次數(shù)、利用現(xiàn)狀管線、優(yōu)化管線施工工藝、臨時切改與永久切改相結(jié)合、管線切改與導(dǎo)行路施工相結(jié)合等方面出發(fā)，通過BIM建模、實地探測等方法對縱橫交錯的地下管線進行逐條梳理、統(tǒng)籌分析策劃，優(yōu)化管線切改次數(shù)、減少占路，從而既能保證地鐵施工前期管線切改，又能滿足管線運營需求；同時降低管線切改費用、縮短工期。

【關(guān)鍵詞】：地鐵；管線切改；BIM建模

【中圖分類號】：TU990.3【文獻標(biāo)志碼】：C【文章編號】：1008-3197（2023）02-49-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.02.012

Optimization and Practice of Pipeline Cutting and Modification under Complex Environment in Central Urban Area

ZHANG Xinwang， LI Bing， LIU Meng， LIU Shan

（China Construction Eighth Engineering Division Corp. Ltd.， Shanghai 200135，China）

【Abstract】：In order to ensure the smooth construction of subway and the normal operation of municipal pipelines， this paper aims at the overall planning of cutting and modifying multiple pipelines， starts from the following aspects： consolidating the number of pipeline cutting and modification， making use of the existing pipeline， optimizing the pipeline construction process， combining temporary and permanent cutting and modification， and combining the pipeline cutting and modification with the guide road construction， through BIM modeling， field exploration and other methods， the paper combs the criss-crossing underground pipelines one by one， and makes overall analysis and planning， and optimizes the number of pipeline cutting and changing to reduce the road occupation， so as to achieve not only ensuring the pipeline cutting and changing in the early stage of subway construction， but also meeting the pipeline operation requirements， while reducing the cost of pipeline cutting and changing， and shortening the period.

【Key words】：metro construction; pipeline cutting and modification; BIM modeling

地鐵大多建設(shè)在城市繁華地帶，地下管線錯綜復(fù)雜，無論采用明挖施工還是蓋挖施工，都需要提前將施工范圍內(nèi)的各類管線切改至施工區(qū)域以外，以保證市政管網(wǎng)的正常運營。城市管網(wǎng)種類多、數(shù)量多、涉及產(chǎn)權(quán)單位多、施工影響大，導(dǎo)致管線切改進度緩慢，直接影響地鐵施工建設(shè)。針對地鐵建設(shè)前期管線切改問題，研究多集中在加強管線切改安全管理[1]、某個具體案例施工難點的解決措施[2]、管線切改總體原則[3～4]、管線切改綜合規(guī)劃[5]等方面；少有從多條管線切改統(tǒng)籌策劃、合理利用現(xiàn)狀管線、多期管線切改合并、降低切改成本、多工序穿插等角度出發(fā)，對管線切改綜合優(yōu)化分析，本文針對以上問題，介紹如何通過統(tǒng)籌策劃，快速完成管線切改并節(jié)省施工成本。

1 工程概況

天津地鐵7號線和8號線六里臺站通過換乘通道換乘，見圖1。

車站施工范圍內(nèi)分布有燃氣、通信、路燈、電力、排水、自來水六大類管線，其中8號線六里臺站共36條管線，7號線六里臺站約100條管線，均需提前切改至道路兩側(cè)；新建管線需占用道路兩側(cè)人行道、綠化帶及部分現(xiàn)狀城市主干道。

2 管線切改統(tǒng)籌策劃

1）BIM建模，合理規(guī)避管線沖突。管線分布密集繁雜；而新建管線與現(xiàn)狀管線接駁且發(fā)揮使用功能前，不能將現(xiàn)狀管線廢除，也就是說需要在保持現(xiàn)狀管線正常運營的情況下，敷設(shè)新管線。工程位于城市核心區(qū)，管線切改可利用空間有限且不同管線設(shè)計單位不同，管線標(biāo)高不可避免的會發(fā)生沖突，盲目按圖施工而導(dǎo)致標(biāo)高沖突無法繼續(xù)施工的案例時有發(fā)生，待問題發(fā)生后再修改設(shè)計圖紙、重新敷設(shè)管線，既延誤工期又增加施工成本。

在施工圖階段利用BIM技術(shù)對現(xiàn)狀管線、地下障礙、擬建管線建模，對不同管線的設(shè)計圖紙進行三維模擬，檢查位置是否沖突；同時對管線施工順序進行模擬策劃，研究可能存在的問題，利用綠化遷移空窗期與管線設(shè)計單位、產(chǎn)權(quán)單位對接，提前解決可能存在的問題，為后續(xù)管線切改順利施工提供合理保障。

2）優(yōu)化排水管線流向，減少切改次數(shù)。8號線車站施工范圍內(nèi)雨水管線原規(guī)劃進行兩期切改：先將車站范圍內(nèi)管線切改至鞍山西道南北兩側(cè)、進行車站主體施工，雨水自車站南側(cè)順時針流向車站北側(cè)，在北側(cè)衛(wèi)津河附近新建臨時一體化雨水泵站，雨水經(jīng)泵站提升后流入衛(wèi)津河；待車站施工完成后，廢除臨時一體化泵站，將北側(cè)雨水管線切改至鞍山西道下方，南側(cè)雨水管線繼續(xù)向南切改并在車站南側(cè)、衛(wèi)津河附近新建永久一體化泵站，雨水由西向東匯入雨水泵站，經(jīng)提升排入衛(wèi)津河。見圖2。

兩側(cè)管線切改是為了避開地鐵車站施工，同時收集路面雨水排入衛(wèi)津河。一期切改方案中的北側(cè)雨水管線用于收集車站北側(cè)導(dǎo)行路上的雨水，為必建管線，但管內(nèi)雨水流向不影響功能，可進行調(diào)整；南側(cè)雨水管線均為收集導(dǎo)行路雨水，雨水流向可進行調(diào)整。結(jié)合永久一體化泵站規(guī)劃位置，對切改進行優(yōu)化：調(diào)整一期切改中雨水流向，將雨水由南向北順時針流向調(diào)整為由北向南逆時針流向，南側(cè)管線二期路由取代一期路由，實現(xiàn)兩期合并；取消北側(cè)臨時一體化泵站，直接在南側(cè)新建永久泵站。見圖3。

與原切改方案相比，優(yōu)化后的排水管線切改方案減少新建管道約280 m，同時減少一次一體化雨水泵站建設(shè)及拆除施工，預(yù)計節(jié)省成本約236萬元，節(jié)約工期約20 d。

3）結(jié)合交通導(dǎo)行，減少占路施工。施工范圍內(nèi)的六里臺橋需拆除重建。燃氣、自來水、通信管線均需在該橋處橫穿鞍山西道過路，作為主干道，占路施工存在眾多難題：

（1）不能影響交通，只能采取夜間施工、白天恢復(fù)道路的組織方式，不僅施工周期長；

（2）占路施工需提前辦理相關(guān)手續(xù)，涉及道路橋梁管理處、交通管理部門等多個部門，審批時限長；

（3）占路施工期間，臨時恢復(fù)道路、增加安全措施、切改完成后恢復(fù)路面等措施費用高。

六里臺橋拆除占路施工相關(guān)手續(xù)已完成。鑒于管線切改與橋梁拆除施工區(qū)域一致、均需辦理占路審批手續(xù)、同期施工不產(chǎn)生相互影響等因素，可以充分利用拆橋窗口期，在拆橋封圍期間完成此段管線預(yù)埋，兩次占路施工合并為一次，既減少了占路次數(shù)，降低了外部協(xié)調(diào)壓力，又節(jié)省了工期和費用。

車站施工前，需在兩側(cè)修建臨時導(dǎo)行路以滿足車輛通行要求，導(dǎo)行路占用車站南北兩側(cè)綠化帶、人行道，新建管線均位于導(dǎo)行路下方，充分利用修建導(dǎo)行路窗口期，安排管線切改施工，實現(xiàn)交通導(dǎo)行與管線切改同期施工、流水作業(yè)。

4）管線永臨結(jié)合，減少切改工程量。車站主體基坑內(nèi)有2條燃氣管線且管線途經(jīng)一座中壓燃氣調(diào)壓柜。根據(jù)切改方案，需廢除影響車站施工的部分管線，在車站南側(cè)新建同規(guī)格燃氣管與車站范圍外未廢除的燃氣管相接并在鞍山西道南側(cè)重新選址建設(shè)調(diào)壓柜，新建管線重新與調(diào)壓柜連接，待主體施工完成后，再原位恢復(fù)永久燃氣管線。見圖4。

此切改方案存在兩個問題：

（1）項目地處鬧市區(qū)，可用場地有限，沒有位置新建永久調(diào)壓柜；

（2）保留部分現(xiàn)狀管線，新舊管線需進行重新接駁，存在11處管線接駁點，接駁點采用不停輸帶氣阻斷作業(yè)方式，單個接駁點費用高達近百萬，切改費用過高且該作業(yè)方式施工周期長，單個作業(yè)點施工需要約15 d。

若切改不利用現(xiàn)狀管線，全部進行新建，只需在新管線兩端與現(xiàn)狀管線連接，可減少接駁點；將新建永久調(diào)壓柜改為臨時調(diào)壓柜，切改后仍保留車站施工范圍外管道及調(diào)壓柜，恢復(fù)管線時，可重復(fù)利用?；谝陨戏治觯罱K對切改方案進行優(yōu)化：

（1）在鞍山西道南側(cè)新建燃氣管線及臨時調(diào)壓柜，臨時調(diào)壓柜占地面積小，費用低，保留現(xiàn)狀調(diào)壓柜及部分管線（圖4中可重復(fù)利用段），待管線恢復(fù)時，將新建管線與保留段管線對接，同時現(xiàn)狀調(diào)壓柜可重復(fù)使用，降低了調(diào)壓柜遷址新建成本及管線恢復(fù)工程量；

（2）調(diào)整管線接駁點作業(yè)方式，將不停輸帶氣阻斷作業(yè)方式調(diào)整為不停輸帶氣封堵，單個接駁點費用約15萬且單個作業(yè)點僅需5 d即可完成。

優(yōu)化后，節(jié)省施工成本約600萬元，同時節(jié)省了作業(yè)點接駁工期；接駁點多數(shù)位于道路下方，作業(yè)時間縮短也減少了交通壓力及外部協(xié)調(diào)難度。

5）加強管線實地探測，減少不必要切改。車站風(fēng)亭附近現(xiàn)存一條DN600 mm城市給水管道，埋深約1.6 m，根據(jù)物探單位提供的成果圖，給水管與風(fēng)亭結(jié)構(gòu)邊墻交叉，影響風(fēng)亭施工，需進行切改。風(fēng)亭施工期間，將給水管切改至車站頂板上方并在下游穿越衛(wèi)津河后與現(xiàn)狀管線相接。見圖5。

該方案存在以下施工難點：

（1）上游（即車站站體右側(cè)）新建管線位于城市主干路交叉口，交通量大，占路施工協(xié)調(diào)難度高，只能采取夜間施工、白天恢復(fù)交通的組織方式，施工周期及安全措施費用投入遠大于常規(guī)施工；

（2）下游新建管線需下穿衛(wèi)津河，作為城市防汛河，不能斷流施工；若明挖開槽施工，需在河道內(nèi)施作擋水壩并調(diào)水以確保河道暢通；而采用頂管或拉管施工工藝，則缺少必須的工作空間。

為了在保證風(fēng)亭正常施工的情況下，以最小的投入合理解決以上問題，先對管線進行實地探挖定位并將風(fēng)亭位置實地放線確認，經(jīng)實地復(fù)核，該管線實際位置距風(fēng)亭最近處2.98 m，不影響風(fēng)亭施工，與設(shè)計單位溝通后，可取消該段管線切改，節(jié)省切改工程量246 m，節(jié)約成本約101萬元。

3 結(jié)語

中心城區(qū)地鐵車站建設(shè)過程中，不可避免的需要對城市管網(wǎng)進行切改，城市管網(wǎng)錯綜復(fù)雜，切改難度大、費用高、報批手續(xù)多、施工周期長，極大地限制了施工進度；綜合利用BIM技術(shù)并結(jié)合實地探測，有利于對管線進行合理優(yōu)化、統(tǒng)籌安排；而優(yōu)化設(shè)計不僅能降低切改困難，同時也能減少切改工程量，節(jié)省工期及施工成本。

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