地铁建设中给排水管线迁改问题及对策

2023-11-09白浩东

工程建设与设计 2023年20期

白浩东

（中电建南方建设投资有限公司，广东深圳 518000）

1 引言

地铁工程施工具有扰动性，易对市政管线的正常使用产生影响，如何兼顾地铁施工有效性和既有市政管线稳定性两项要求是值得重点探讨的技术课题。其中，针对既有给排水管线进行迁改属于常见的方法，可主动规避地铁施工对管线的影响，以便施工活动的顺利进行以及各类管线的正常使用。

2 地铁建设中给排水管线迁改设计要点

遵循因地制宜的原则，根据地铁建设中各区间及站点的特点确定合适的迁改方案，其中迁改作业方法、迁改路径、成本控制等均属于设计阶段需重点考虑的内容，设计人员必须全面顾及。给水管线的迁改应参考原设计，保证在迁改过程中管道的功能不出现异常，例如水质必须安全、禁止出现死水区。若迁改过程中涉及消火栓的改建作业，要充分考虑消防安全要求。

雨水管线的迁改建立在流向和回流范围不发生变化的前提下，以保证管道有足够的行洪能力。若现场施工条件良好，可提高施工段的暴雨重现期。临时排水设施的设计方案需科学、可行，确保在管线迁改过程中可高效降排水。非必要时，尽可能减少大型防洪设施的迁改工作量，若必须进行迁改，须严格按照规范进行。以现状箱涵的迁改为例，应报请水务及河道等相关部门批复，在此前提下推进迁改工作进程，并在迁改时采取导流措施。

污水管线埋设深度大，在采取支护措施后，方可进行开挖和回填，同时保证排水及污水转输的正常进行，尽可能将迁改工作一次落实到位[1]。现场施工条件普遍复杂，如大量泥土的存在将导致排水管道被堵塞，为突破此类特殊条件的限制，非必要时不采用倒虹吸及加压排水装置。

3 给排水管线迁改措施

绕迁、悬吊、支托、就地保护均是给排水管线迁改中的常见方式，各自的应用原理及应用特点有所差异，应根据现场施工条件、安全要求、工期、成本等因素而定。

3.1 绕迁

绕迁是对与地铁施工产生冲突的管道做改道处理，以减小对现场施工的影响。这种方式对施工影响较小，主要适用于周边有埋放管位的空间，基坑上方不允许有管线架设的工点。绕迁有临时绕迁和永久绕迁两种方式[2]。临时绕迁指的是在短时间内绕迁管道，待地铁在原管位施工完成后，废除临时管道，恢复原管道；永久绕迁指的是一次性迁改到位，后续无须再进行迁改处理，如果在主体墩柱及设备口进行管线迁改，均为永久绕迁。

3.2 悬吊和支托

给排水管线横跨基坑，且受到技术、工期等因素的限制不具备绕迁的条件时，可采用悬吊或支托的方法，其思路是设置行（吊）架或支托装置，将管线悬挂在基坑上方，保证管线正常使用的同时避免对工程施工产生影响。管线施工结束后，回填至保护线标高[3]。相比绕迁的方法，管线悬吊的工程量较少，成本较低，但可能由于悬吊方式不当引起管线接口断裂问题，且机械设备可能与管线发生碰触，导致管线无法正常使用。

3.3 原地加固保护

管顶覆土难以承受上部荷载作用时，管线受到较为强烈的荷载作用，有受损的可能。针对该施工条件，宜对管线采取原地加固保护措施，例如，在管道上方修筑沟槽，将管道包封在沟槽内，并向沟槽中回填石粉渣或细砂。为充分发挥出沟槽对管线的防护作用，管槽宜采用混凝土结构。

4 给排水管线迁改中的常见问题及对策

4.1 防洪设施的迁改问题

高架轻轨建设中，通常每间隔25～30 m 修建1 处桥梁墩柱，防洪排涝设施线路长、断面积大，要尽可能避免墩柱修建在明渠断面或现状河道。若由于工程需要而在河渠内建设高架轻轨的墩柱，应按城市防洪设计要求补偿河道过水断面，同时立足渠道现状，采取具有针对性的临时导流措施。导流构筑物的设计分阶段进行，首先确定构筑物的类别与等级，再划分其洪水标准，最后做全方位的设计。结合实际环境对构筑物做风险综合分析，若构筑物修建场所地处重要地区，需要合理规避导流施工期的内涝灾害，为此宜提高防洪标准。部分城市轨道的施工周期长达5～10 a，局部站点的防洪构筑物迁改的施工工期较长，为适应在较长时间段内的多个汛期水文条件，可适当增加设计裕值。以盾构法进行地铁区间的施工，对地表的扰动性较小，地表防洪设施基本未受到影响；采用明挖法施工时，将与现状排洪渠道及箱涵发生冲突，此时要配合车站主体的建设工序，分段、分步地完成箱涵及明渠的迁改作业。

以某地铁工程三期工程中某地下车站为例，车站上部为市政道路相交路口，受地块空间的限制，车站与8.0 m×3.5 m的排洪渠相交，排洪渠两侧有2 处雨水箱涵接入。为避免车站建设与既有设施相互干扰，对排洪渠做迁改设计，按Ⅴ级导流构筑物设计导流，但将面临拆迁工作量大、市政交通受扰严重的问题。针对该状况，以项目所在城市的防洪排涝规划中该流域的远期要求为准做优化设计，将现状的排洪渠改造为3 孔5.0 m×3.5 m 的箱涵，提出如下方案：将新建段箱涵分割为2段倒边施工；待主体建设成型后，开始施工A 段箱涵，成型后将交通疏通至此箱涵之上，营造良好的条件，以便B 段箱涵施工活动的顺利进行；考虑到工期较紧的特殊性，以分段围堰原位导流的方法施工B 段箱涵，其思路是首先施工如图1 所示的1 孔（图1 的阴影部分），连通后依次完成其他孔的施工，最终顺畅地将河道导入现状箱涵；为顺利开展原明渠下主体部分的施工作业，将原明渠废除，此方式可避免因建设大型导流构筑物导致周边某些管线需二次迁改的问题。经过优化设计后，拆迁量大幅减少，且无须全路段封闭施工，有利于原市政道路的正常运作，具有保证质量、提高效率、减少成本等多项效果。

图1 现状排洪渠的迁改示意图

4.2 出入口处管线迁改问题

地铁车站建设中，配置多组电梯与楼梯，设4 处以上的出入口，并与地铁车站的地下1 层站台顺接，出入口的建设易与现状管线发生平面及高程的冲突，为不影响管线的正常功能，会涉及管线迁改作业。对于给排水管线，主要在出入口围护结构施工时大量进行迁改。

以上述工程的C 号出入口为例进行分析，在施工此部位的围护结构时，将DN1 000 污水管道更换为钢管，并悬吊至围护结构上，以免施工对管线产生影响，待出入口结构施作成型后，回迁管线。由于污水干管的埋深较大，其在出入口冲突时需降低结构顶板，因此，在施工时将污水管绕行出入口，主动规避影响，一次完成迁改作业。污水管道的迁改设计如图2所示。

图2 污水管道在出入口处的迁改示意图

出入口施工与箱涵发生冲突的情况在地铁工程中颇为常见，针对此类冲突的应对策略是将箱涵改为明渠，以形成临时导流，出入口部位的施工结束后，将箱涵回迁原位，废除导流明渠。

在本文所列举的工程中，需对出入口上方2.5 m×2.0 m 的箱涵迁改，以便车站出入口施工活动的顺利进行。箱涵总长93 m，设计坡度1‰。车站出入口的地势较低，且恰逢城市商业核心区，车流量和人流量均较大，施工周期较长，需跨越3 个完整汛期，出于安全考虑，必须以较高的防洪要求开展迁改工作。绕行附属结构的导流明渠长约125 m，而现场施工场地有限，对导流施工产生制约作用，临时性导流明渠上、下游水流衔接条件不佳，在衔接过程中常存在90°的转角。因此，按照永久构筑物重现期设计导流，即在50 年一遇的洪水重现期时导流构筑物的排水必须畅通，根据此要求，设计的是2.5 m×2.2 m 的导流明渠，并结合现场条件优化设计，例如尽可能利用出入口外侧的围护结构实施导流明渠施工作业，降低单侧开挖、支护的成本。

4.3 车辆段管线迁改问题

车辆段属于线路中的关键工点，可为车体的停放、车辆的检修等活动提供场所，在地铁工程中，通常每条线路设置一处或更多处的车辆段。车辆段的占地面积普遍达到20 万～40 万m2，面积较大，易由于车辆段的建设产生大规模的给排水管线迁改作业。

沿厂区红线外环厂设置给水管线，预留临时用水接口，保证给水的有效性。根据当地的防洪评估结果进行深化设计，依靠科学的设计方案切实保障排水系统的安全性。设计中，适配专用雨水箱涵，负责将收集的雨水排出。明渠穿越车辆段地块时，更改为暗涵，或根据现状明渠结构特点做加盖改造。车辆段建设在未开发区域时，截流流向车辆段的散排水，将此部分统一排入行洪渠道。