摘  要  西四環暗涵工程位于城市快速路下，管線種類和數量繁多，對其進行保護是暗涵設計及施工過程中一項重要的工作，主要包括管線調查，沉降變形監測，合理的施工技術措施以及對開挖出管線的保護和處理措施。其中，管線調查是基礎，洞內施工措施是根本，監控量測是保證和補充

　　關鍵詞  西四環暗涵  淺埋暗挖  管線保護

　　Abstract: the project is located west fourth ring road buried culvert of urban expressway, the pipeline type and quantity is various, the protection is culvert design and construction process of an important work, mainly including line survey, settlement and deformation monitoring, reasonable construction technical measures for excavation of the pipeline and the protection and treatment measures. Among them, the pipeline survey is the foundation, the construction measures hole is the root, the monitoring measurement is the guarantee and added

　　Key words： west fourth ring road buried culvert shallow depth excavation pipeline protection

　　1  引言

　　西四環暗涵工程作為一項采用淺埋暗挖法施工的城市地下輸水工程，其施工中對鄰近管線的影響不可避免，如何減小施工過程對管線安全的影響是工程中的重點和難點。地下空間開挖會使周圍的地層和地面產生變形，特別是在地層條件比較差的環境中施工，變形問題更加突出，嚴重者會影響到管線的正常使用。因此，解決西四環暗涵工程施工中，對于地下管線的安全保護問題一直是作為設計工作中的一個重點。

　　對鄰近管線進行保護是一項系統的工作，包括管線調查、管線受施工影響預測分析、管線沉降變形監測及合理的施工技術措施的運用等多方面的內容。這些內容之間環環相扣，每一項具體工作的開展情況，是否落實到位，都直接影響到最終控制效果的成敗。在這些工作中，管線調查及其影響預測分析是基礎，洞內控制是根本，監控量測和地面措施是保證和補充。

　　2  工程概況

　　西四環暗涵工程是南水北調工程北京市內的重要組成部分，上接盧溝橋暗渠，下接團城湖明渠，為總干渠的最后控制性工程，全長12.64km。暗涵進口位于豐臺區大井村西京石高速路永定路立交橋西南角，穿越永定路及京石高速路后沿高速路北側向東北約1.4km由岳各莊橋進入四環路下，沿四環路向北約11km在四海橋處離開四環路北行約500m與團城湖明渠相接。

　　西四環暗涵主體結構為2×4m圓涵，一襯為30cm厚的格柵鋼架噴C30砼，二襯為30cm厚的模注C30砼，中間為全包防水層。本工程采用淺埋暗挖法進行施工。

　　3  管線調查

　　西四環暗涵工程在可行性研究階段就展開了對工程施工影響范圍內的管線情況進行調查，這是進行管線保護工作的前提。但在實際工作中，管線調查結果與實際情況總是存在一定偏差，甚至會有遺漏。因為西四環暗涵工程是北京城市四環路下，管線數量和種類繁多，而且管線權屬關系不同，目前沒有一個部門進行統一的管理。同時，由于城市建設的要求，道路經常進行改造，既便是管線的權屬部門也不一定能夠提供準確的管線位置，并且，還經常有新的管線進行施工。鑒于現狀，對管線的調查就顯得尤為重要。但是由于國家對于管線管理和調查還沒有一個統一的規范和標準，因此也對管線的調查造成很大的難度。

　　對于西四環工程而言，管線調查工作的重點主要是與洞線交叉的需要就地保護的管線。從管線的用途來看，需要重點保護的管線主要為上水管及雨、污水管和煤氣管以及人防工事。對于各管線的走向、埋深、屬性、權屬單位做全面而詳細的了解，特別對于雨、污水管線的滲漏情況，需做更加全面的了解。管線調查過程需要重點了解以下幾個方面的內容：

　　(1) 管線的埋設年代。敷設方法、用途、材質、接頭類型、斷面形狀、尺寸及管壁厚度；

　　(2) 管線埋深及與西四環暗涵主體結構空間位置關系；

　　(3) 管線的運行現狀，尤其是上水管及雨、污水管的滲漏狀況；

　　(4) 管段和接頭的設計及現有允許變形量；

　　(5) 管線周圍的地層狀況及是否存在水囊；

　　(6) 管道內氣體或液體的工作壓力；

　　(7) 管線的權屬單位，在發現問題時能及時取得聯系，及時排除問題，避免災害性破壞發生。

　　依據調查的結果，可將管線的類型分為一般保護和重點保護。一般保護是指離暗涵結構施工較遠、受施工影響小、在施工中不需要事先采取加固措施的管線。重點保護是指離結構較近、或離結構較遠但施工擾動很小就會產生變形而影響其使用功能的管線。

　　4  施工對管線影響的預測

　　為了保證交叉管線的安全及正常使用，需對暗涵施工時對管線產生的影響進行分析預測。本工程綜合采用數學分析和工程類比的方法進行。在采用數學分析時，首先是假定地層中不存在管線的情況下，研究地表及地層沉降變形規律；然后再研究管線在這種變形條件下的沉降變形規律，從而對管線的安全進行評價。這種方法沒有考慮土體與管線之間的相互作用，得出的結果相對比較保守。由于土層力學性質的不確定性及土體、管線之間作用的復雜多樣性，工程類比法依然是預測施工對鄰近管線影響必需借助的重要手段。吸取相似工程條件下的失敗教訓，借鑒相似工程條件下的成功經驗，做好當前管線受鄰近施工影響的控制保護。西四環工程作為國內乃至世界上都是第一個興建的大型城市地下輸水工程，沒有先列可尋，只能是參照與之工法相似的地鐵施工中的一些成功經驗，對管線進行保護。

　　5  監控量測

　　監控量測作為地下工程的耳目，是保證施工過程安全的一個必不可少的手段。因此，對于地下管線的保護，也必須使用監控量測的手段，一方面是對設計過程的修正，另一方面，監控量測還可以做為對管線調查工作的檢驗和補充。

　　5.1  監測內容

　　在西四環工程中，為了保證地下管線的安全，現場主要進行了兩方面的監測，一部分為管線的沉降變形監測，另一部分為暗涵施工中的常規監測內容，如地表沉降變形監測、洞頂沉降監測及側墻收斂變形監測等。在管線密集的特殊地段，條件許可的情況下還需要進行地中沉降變形的監測。

　　5.2  監測方法

　　由于本工程位于北京市交通較為繁忙的四環路下，參照地鐵施工管線保護的經驗，在本工程中主要采取間接測點法進行觀測，即將測點埋設在地下管線軸線相對應的地表上地表上或管線的窨井蓋上，由于不是直接對管線進行測試，因而測試精度較差，此法的優點是可以避免破土開挖，在交通密集區域比較適合采用。

　　5.3  控制標準

　　在本工程中控制標準的制定，主要是依據兩個方面，一是管線所屬行業的相關行業標準，允許的變形值；另外就是與管線權屬部門配合，由其根據管線的現狀及運行要求，提出允許的變形控制值。在此基礎之上，進行相關的數學驗算分析，并進行施工方法，措施的制定，并在設計文件中向承包商提出相應的控制指標及監測要求。

　　5.4  監測計劃

　　在本工程中，對需要進行重點保護的管線，要求承包商選取典型斷面進行相關項目的監控量測，并配合工程進展情況編制切實可行的監測計劃，并指定專人負責，并分施工通過前、通過時、通過后3個階段來實施。同時加強監控量測管理，結合管線受施工影響的預測分析結果，及時進行監測信息反饋，指導施工。

　　5.5  超前探測

　　考慮到管線調查存在局限性，其調查結果與實際情況會出現偏差。為了進一步保證暗涵施工及地下管線的安全，在西四環暗涵施工過程中，要求施工單位對掌子面前5m范圍內的土體進行超前探測，如發現管線，應及時采取應對措施。在西四環暗涵施工過程中，共發現4處調查遺漏和調查結果存在偏差的管線，并與正在施工的暗涵交叉，其中有3條為污水管線，1條為燃氣管線。由于發現后及時對管線進行保護，采取有效的補救措施，避免了四環路下惡性事故的發生。

　　6  管線保護技術措施

　　地下管線受工程施工影響而發生變形破壞主要是因為開挖作業擾動了周圍的地層，在地層運動作用下，管線發生沉降變形，若變形超限則危及其正常使用。結合本工程實際情況，管線保護技術措施主要采用主動控制保護，即在洞內采取嚴格的施工控制，盡量減少對地層的擾動，特別是防止在穿越管線時發生拱頂土體塌方。在施工中，應注意以下幾個方面：

　　(1) 嚴格執行淺埋暗挖的"管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測"18字原則。

　　(2) 嚴格實施注漿控制，內容包括：①導管超前注漿，②初期支護背后回填注漿，③二次襯砌背后回填注漿。

　　(3) 控制開挖輪廓線和開挖面的暴露時間，合理布置開挖順序，確保臨時支撐傳力路徑順暢，開挖面不出現偏載，并及時封閉成環。必要時加密格柵鋼架，增加噴混凝土厚度。

　　(4) 在初期支護拱腳處施作鎖腳錨桿并配合注漿，增加初期支護與地層的結合力。

　　7  結語

　　對應西四環暗涵工程來說，管線的安全保護是一項需綜合考慮，全面處理，也是一項比較困難的工作。管線調查作為一項基礎工作，從可研階段就開始，一直持續到施工過程中。在施工過程中，嚴格按照計算成果和管線安全保護的要求，對管線進行監控和保護，保證管線安全。因此，對于這種地下工程，我們首先應該加強對地下管線的調查工作，弄清工程范圍內的每條管線，施工時，在洞內采取措施，盡量減少施工對地層的擾動范圍，確保管線在可控范圍。最后，應加強監控量測，發現異常情況應及時采取應急措施，力爭把影響降到最低。