综合管廊穿越既有地下管线施工措施研究

综合管廊穿越既有地下管线施工措施研究

文/ 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司  

沈艳峰，许海勇，乔英娟，谢  明

1  管廊穿越既有地下管线处置原则

一般情况下，综合管廊与其他市政管线交叉时的处理原则如下。

1）路灯等较小的管线避让综合管廊标准段及引出的排管。

2）管廊引出的排管避让雨水和污水管。

3）电力、通信及天然气及热力管道避让综合管廊主体结构。

4）雨水、污水管应尽量减少与管廊标准段的交叉，宜采取统一集中穿越的形式，减少交叉节点；可利用管廊过河倒虹段进行穿越。

5）综合管廊标准段与雨水，污水管发生交叉并有标高冲突时，原则上管廊避让雨污水主管，雨污水支管应避让管廊。

6）管廊可采取上跨或者倒虹的方式避让，管廊上跨段覆土≥0.5m。

7）雨水管可采取倒虹的方式进行避让管廊，原则上小直径污水管不倒虹。

以上为交叉处理的大原则，具体情况需根据具体分析经建设单位、设计、施工和监理单位协调后确定合理的处理方案。

2  既有管线改迁及保护方案归纳

?? 标高与管廊不冲突的小直径非重力流管线

此处的标高与管廊不冲突一般均指现状管道位于管廊结构的上方。综合管廊常规覆土厚度范围为2.0～3.0m，埋深较浅的小直径穿越管道一般对管廊的结构施工不造成很大的困难。

标准电力、通信、热力及雨污水管道直径范围从0.2～2.0m，考虑到管廊基坑跨度不大，基坑开挖后暴露和悬空的管道长度也有限，对直径≤0.5m的管线，可认定为小直径管线，其中非重力流管线材质一般采用PE或者金属管，管节整体性较好且自重轻，可采用简易桁架直接原位保护，考虑到PE或金属管具备一定的延展性，在施工过程中允许一定的变形，对简易桁架的结构尺寸准确度要求也并非十分严格，该原位保护方式在实际施工中广泛得到应用。

与上述条件相反，直径＞0.5m的管线可认定为大直径管线，自重也相应交大，采用简易桁架在跨中和两端支点都存在承载力不足的安全隐患，故不推荐采用原位保护方式。

??标高与管廊不冲突的小直径重力流管线

重力流管线常指雨污水管道。国内雨污水管道一般采用混凝土管节，每一节的长度为2～3m，管节之间一般采用程插式接口及橡胶止水。与PE或金属管具备整体性和延展性不同，混凝土管节一旦发生很小的扰动或错位就会出现漏水现象，因此如果采用原位保护措施，即便在承载力上没有太大的问题，也难以避免施工过程中带来的扰动，管道漏水几乎是必然会发生的后果。

考虑到小直径雨污水管一般为片区内支管，并非起到无可取代的作用，而且管廊施工工期一般较短，可以考虑管廊施工期间将混凝土雨污水管临时拆除，并在管廊两端的管节出采用临时封堵，待管廊主体结构完成后再行恢复通流。

?? 标高与管廊不冲突的大直径非重力流管线

大直径管道壁厚一般也较厚，加上内部存在其他管线设备，自重较大，简易桁架无法满足承载力要求，且基坑两侧的土体作为支点也无法保证安全性，此时处理的方案一般有以下两种。

1）管廊结构分期施工，大直径管道近距离平移。如图1,2所示，先施工既有大直径管道旁边一定距离的管廊基坑围护及内部结构；在已完成部分管廊结构顶板上覆土至既有管道底标高；新建与既有管道直径材质均相同的管道来代替原管道，在管廊基坑两侧完成新、旧管道的切换，新管道完全承接原管道的通水能力；最后拆除原管道，并在下方实施管廊结构施工。

如管道不需要恢复到原有位置，则保留新建的替代管道，倘若一定需要恢复要原有位置，可在全部管廊完成后，在原位置再建一条直径、材质相同的管道后二次切换。

2）第1种方案需要进行1～2次管道切换，虽然时间很短，但是无法解决既有管道内线缆一刻不停止工作的问题，而军事和工程上常用的贝雷桁架可以克服这一困难。

图1 管线替代三维示意

图2管线替代断面示意

如图3所示，贝雷桁架是前述方案简易桁架的加强体，自身结构质量和稳定性大大提高，承载能力也足以承受直径1.0m甚至以上的管道。最上方的桁架两端不可直接架设的基坑两侧的地面上，需另外施工桩基基础和承台，桁架固定在承台上。

图3 贝雷桁架吊装原位保护体系

根据基坑设计间距安装悬吊横梁（及管线底部承托板，撑托板与上方贝雷桁架采用钢丝绳连接，保证钢丝绳与管线贴紧，管道悬空开挖后重力通过悬吊横梁和钢丝绳上传到桁架，管道悬空后，可对下方土体进行开挖并施做管廊结构。

?? 标高与管廊不冲突的大直径重力流管线

大直径重力流管线一般采用混凝土管节（承插式接口），采用贝雷桁架吊装很难保证管节不受扰动，且大直径雨污水管一般为主干管道，一旦发生漏水后果非常严重。

对于这种情况，根据以往的工程实践经验，可以采用托换梁板结构承托整根雨污水管道，结合图4和图5，表层挖土暴露出与污水管之后，在其下方施工完整的托换梁和托换板，管节的底部完全落在一块完整的托换板上，不会出现钢丝绳吊装时晃动的情况，托换板两个边沿施工托换梁，再通过格构柱将力传递到地基土中，整个托换结构是静定的，不存在扰动的风险，必要时可在现状管节外再包封一层混凝土保证不发生漏水。

综合管廊基坑围护如采用围护桩（见图4），则必然会因为管线的存在而导致局部围护桩缺失，为保证基坑的安全，可在围护桩缺失处进行土体加固，一般加固方式为高压旋喷桩，并可在管底下方基坑两侧土体中施做一些土钉进一步保证基坑的稳定性。

图4 托换梁板结构断面

图5 托换梁板结构平面

?? 标高与管廊冲突的非重力流管线

非重力流管线的标高位置可以调整，因此仅需要在管廊施工的局部范围内，将现状管线抬高，并采用原位保护方案。

?? 标高与管廊冲突的重力流管线

当雨污水的标高与新建管廊标高冲突时，不可轻易改变其标高，一般也不推荐采用倒虹吸方案，可以从片区总体的雨污水管线规划角度出发来解决冲突问题。

●分流改迁

对于直径较小的雨污水支管，终端汇入片区内某根雨污水主干管，对于整个片区而言，具备相同尺寸的主干管不会只有1根，可以考虑改变支管的流向，汇入其他的主干管道从而避让管廊工程，如图6,7所示。

●管廊结构局部压低

如果与管廊标高冲突的雨污水管是片区内的主干管道，无法分流，根据第2节的处置原则，应采用管廊避让雨污水管的方案，将管廊结构整体压低至管道下方，而后可依据3.4节中的托换梁板方案进行原位保护。

图6 雨污水管支管与管廊标高冲突

图7 分流改迁雨污水管避让管廊结构

●倒虹吸方案

上述2中方法如果均无法实施，采用倒虹吸不失为一种补救方案。

排水管道遇到河流、铁路、洼地或地下构筑物等障碍时，由于排水管道采用重力流不能按照原有高程埋设，而是下凹的方式从障碍物下穿过，这种管道称为倒虹管（见图8,9）。

倒虹管由进水井、管道和出水井三部分组成，进出水井内应设闸槽或闸门。管道分为折管式和直管式两种，倒虹吸方案对水质要求比较高，一般折管式倒虹吸仅用于雨水管而不适用于污水管，因为污泥很容易堵塞弯折点，直线型倒虹吸可以用于污水管，但也需加强加密两端检查井的清污工作。

图8现状雨污水管道位置

图9 倒虹吸方案雨污水管道位置