市政工程施工中地下管线施工技术的探析

张海陆

（青岛第一市政工程有限公司，山东青岛 266000）

城市市政管线隐伏于地下，使用年限较路面结构层长，检查维修较为困难，一旦出现故障将影响城市人民正常的生活生产。频繁的管线故障还会反复开挖、修复路面，形成“拉链马路”，严重影响城市交通秩序，潜藏各类施工安全隐患。管道泄漏还会造成土体、水质污染，爆燃、烫伤、地面塌陷等事故，因此，地下管线的施工质量显得尤为重要。在开展市政工程地下管线施工建设的过程中，应科学规划施工，严格规范质量管理，增强创新意识，提升地下管线施工水平，促进市政工程良好发展。

各地多次出现过城市路面塌陷的情况，例如，2022年3 月重庆某地地面塌陷、同年8 月江苏某地地面塌陷等都是因为地下管网破损，在水流冲刷作用下地基土流失造成地下脱空。当地面出现洞口或大面积环状、放射状的裂缝时，往往地面深处已经出现大范围的脱空。地下管线的质量问题还会带来供水水质恶化、雨污水外溢、燃气泄漏、通讯中断和漏电等后果，严重影响人们正常的生产生活。因此，必须提高地下管线施工质量，确保城市正常运转。

2.1 地下管线信息不全不精确

在城市建设快速发展阶段的初期，市政工程档案资料大多是以纸质保存在当地城建档案馆中，另有时代原因和档案技术受限，一些年代较为久远的规模不大的市政工程没有重视档案资料的保存。施工过程中由于现场条件受限、施工技术、工后沉降、外力作用、地下水等因素的影响，施工管线的标高、走向极有可能发生改变，与原有设计图纸或档案馆归档资料中的内容并不完全相符，尤其是回填完成的管线更难以察觉。这种情况在城市背街小巷市政施工、城市地下管线更新施工、非开挖地下管线施工、新建高填方、特殊土路基和海域市政工程中较为常见。

现在逐步施行的地下管线调查中，雨污水管道、开槽施工的电力通信管道检查井较为密集且通常有明显的规律性，可以通过检查井精确地探测到管线的标高、走向等数据；
球墨铸铁的给水、中水和热力管道可以通过档案资料结合阀门井位置、物理探测的方法准确地获取管线数据[1]。但是对阀门较少的压力管道、高分子材质和管径较小的管道，受管线运行和探测条件的限制，通常难以精确探测，在管线密集、人流量大的城区更是难以通过开挖验证。

2.2 施工过程对地下管线造成破坏

地下管线涉及的行业领域广，主管部门众多，部分管线权属部门不明确，小型自埋管线无档案资料，建设单位、设计单位未能尽到查明或告知地下管线的义务。这些因素导致新建或翻建市政工程在施工前彻底查明地下管线分布十分困难，尤其是一些城区抢修和密集街区翻建工程，存在边施工边探查地下管线的情况，也存在翻建管线过程中意外破坏了走向位置错误的管线情况。

另一个原因是低估了施工对周边管线的影响。在原有地下管线旁新开挖基坑、沟槽施工，特别是在自由水含量较高的砂性土中，基槽开挖会导致原管道周边土体松散、坍落，侧向土压力变小或者管底出现悬空。原有管道在自重和管道内容物重力作用下发生变形，柔性接口的管道甚至会发生密封圈被挤出或者管口挤压破坏，焊接管道则有可能发生应力腐蚀现象。在勘探作业、桩基础施工、强夯施工、注浆作业过程中，未考虑施工对地下管线影响，造成土体挤压变形、振动，严重的会导致管道破裂，而基坑锚杆与土钉墙作业则有可能直接造成管道破坏。比如在某施工场地，市政雨水管线采用DN1000-DN1200 的混凝土管道埋置在距离道路红线2m 处人行道下，道路无绿化带，红线紧邻某较大公用建筑。市政管线于12 月份完成施工，次年4 月份公用建筑基坑施工并采用土钉墙支护。由于房屋建筑施工方未充分考虑基坑支护施工影响，土钉穿透地下混凝土雨水管道，无法修复，只能将市政管线开挖重新施工。

2.3 材料产生的质量问题

材料技术的进步和地下管道功能需求的增加，市政工程地下管线使用的管道材料类型众多，但是目前所采用的绝大多数都是成熟应用的技术，国家标准也比较完备且明确。材料采购中使用资质齐全的企业，辅以进场验收和抽样送检，管道本身的材料质量是能够满足设计要求的。需要注意的则是从材料运输进场到管道回填完成此段时间内，由于操作不当，人为造成管道物理力学性能、使用安全性能下降。

2.4 施工质量的问题

（1）为保障路基、管道回填质量和保护管道不被施工机械荷载破坏，节约施工成本，缩短工期，通常采用的是路基回填至管顶以上50cm 标高后开挖管道沟槽。在高填方路基，尤其是采用流水作业施工方法时，管道开挖回填紧邻路基回填施工，管道下方的回填料较厚，即使是分层回填压实后，工后沉降仍然较大。高填方路基由于所需土方量较大，多为开山石料，不均匀系数大又通常缺乏中间粒径，也通常存在多个料场的回填料分层混合，压缩模量差异大，工后沉降更为明显。即使采用承受径向挠曲、伸缩变形能力强的柔性接口，也会因为沉降过大导致连接口胶圈变形脱落。当管道承受施工动荷载或管道已经出现漏水情况时，土颗粒之间结构重新排列，含水量增加了土的自重应力，会加剧管道沉降造成脱节甚至是断裂。

（2）管道填土压实不足，土体在自重或外部荷载的作用下压缩，管道侧边的土体也会在摩阻力的作用下带动管道下沉。路面因管道下沉导致路面出现凹陷，车辆通过不平整的路面时会增大荷载、产生动荷载，进一步增加管道沉降。这种情况在埋深较浅的雨水口过路支管中尤为明显。管底回填土或垫层压实不足引起管道不均匀沉降，在重力式管道中直接改变了管道纵坡，影响排水效率。

（3）地下水水位变化引起的管道沉降。地下水位上升土体有效应力减小，如回填不密实、填料重度小、孔隙多，管道受到浮力增加、上覆土压力减小导致管道上升，引起管道密封连接失效，管道逆坡存水。地下水位下降时土体有效应力增加，管道周边和管底土体被压缩，管道会产生不均匀下沉。当地下水位流动时，例如，在某沿海填海区，地下水位受到潮汐影响周期性的上升下落，原本土体中细颗粒在水力作用下逐渐流失，导致路基或管道的不均匀沉降。

（4）重力式排水检查井施工质量不高。检查井与管道的连接是地下管线密封性的薄弱点。当管道轴线与检查井预留孔中心夹角过大时，有些施工人员会人工开凿预制检查井壁，管道安装后再全部用人工拌和水泥砂浆填实。人工拌和的水泥砂浆水灰比等质量指标控制不严，填筑面积较大，混凝土凝固后收缩，回填时管道受力位移，都会产生裂缝导致密封性较差。

3.1 加强管线施工前的准备

在施工前，除了根据设计文件对工程有所了解外，施工单位还应对整个施工现场的环境进行踏勘和评价，对管线路线、地下水、土质等情况必须仔细地分析；
与建设单位提前沟通，充分掌握现有地下管线类型和分布情况。对老城区、背街小巷等区域，施工作业前应当取得当地有关部门的审核批准，施工中可以采用人工开挖探沟，必要时采取物理勘查手段，提前掌握地下管线、暗渠分布和埋深情况[2]。提前制订应急预案，以便及时向监管部门报告，及时撤离现场人员、疏散周边群众、封锁现场。

3.2 设置隔离带

在施工建设过程中，深基础、基坑开挖支护、注浆加固、强夯等施工会对地下管周土体产生影响，甚至直接破坏管线。为了避免类似情况发生，施工人员在施工开始前可以通过设置隔离带的方式减少对地下既有管线的影响。深层管线保护可以在施工地区与管线的之间施加钢板桩、搅拌桩等隔离体。强夯、挤土桩的施工区域，浅层管线保护可以在管线四周施挖隔离槽，深度在既有管线地面标高以下，能有效隔离振动并给予土体释放内部形变压力的空间，避免土体形变给管线带来不良影响。

3.3 重视管道材料的质量

建立材料采购企业名录，严格审查入库企业资质、业绩、生产条件和规模，做好产品外观检测工作，落实监理见证下的进场材料取样送检制度。对现场施工作业人员进行培训教育，轻型材质的管道禁止抛扔拖滚。材料堆放遵循下垫上盖的原则，合理规划材料堆放区域，避免接触热源和暴晒。承插式柔性连接的管道在使用前应检查承插口质量是否满足设计和规范要求，不得使用承插口破损或人工切割后的承口，对混凝土管道避免承插口碰撞造成破损。管道连接前测量胶圈至承口根部距离，确保安装到位。

3.4 提高路基、管道、检查井施工质量

路基的施工质量对管道不均匀沉降同样有很大的影响。高填方路基要调查料场，对土石料取样送检。合理安排施工顺序和工期，高填方路基尽量采用先回填路基再施工管线的顺序，或采用地基处理技术减少地基的沉降变形，控制填料含水率，分层回填碾压，或采用先回填路基再强夯的方法，减少路基不均匀沉降。

管道两侧和管顶以上50cm 内的回填土无法采用大型机械施工，可采用一定比例的水泥土或三七灰土回填，分层厚度和夯实办法参见设计文件或规范要求。对存在流动、渗流的地下水区域，沟槽与回填土之间宜铺设土工布，充分利用土工布的保土性，防止骨架颗粒流失引起的变形，同时保证水流通畅。土工织物的选择应当符合《土工合成材料应用技术规范》中等效孔径的要求。管道顶部回填土与基层之间还可以铺设单向土工格栅减少沉降，相关工艺在商丘经济开发区产业集聚区基础设施施工工程中有所应用且经过4 年的观测效果较好。

在地下水位较高、有腐蚀性地下水的地区，检查井应采用成品整体浇筑，避免采用常用的上下井室、井室盖板分离的检查井，井壁应涂抹防水材料。塑料排水管道与检查井连接处采用现浇或预制连接口，再用遇水膨胀橡胶密封圈连接。预制混凝土管道表面凿毛等粗糙处理，采用微膨混凝土连接。沿海区域宜采用定制防渗、防腐蚀预制混凝土检查井和管道，如用变更水泥品类、细集料、提高标号、掺加外加剂、钢筋防锈涂层等，提高检查井和管道的抗腐蚀能力。

3.5 重视管道严密性试验，严格加强成本保护

严密性试验是管道功能性试验，是管道能否正常使用的关键试验。管道回填前应按照设计要求进行严密性试验，设计无要求时重力管道可按照《给水排水管道工程施工及验收规范》分段进行闭水、闭气试验，压力管道可进行水压试验。严密性试验不仅仅与管线施工质量有关，也与闭水试验操作方法有关。过去有些施工项目使用砖砌封堵，效果并不好，而且在拆除砖砌封堵时容易将管道与检查井连接处破坏，规范推荐使用密封气囊则有很好的效果，而且可以重复使用，操作简便。

目前，燃气、热力等破坏后危险性大的管线上覆土中均设置有地埋警示带。推荐施工时将所有管线管顶上覆土中均设置此类警示带，避免开挖破坏。地下管线建设中越来越多地采用高分子管材，探测仪无法探测到管线走向，还可以采用夹金属警示带，以便后期探测。

3.6 规范管道入库，推动综合管廊的发展

建立并完善市政工程竣工管线入库制度，录入管线类型、介质、走向、管道型号、标高等信息，形成地下管线系统数据库，与城市信息模型（CIM）相融通，实现可视化三维模型，提高城市规划的科学性，城市建设的安全性，达到城市精细化管理[3]。对资料不全的老旧管线和重要功能的管线开展地下管线普查，普查资料补充到地下管线资料库。早在2015 年住房和城乡建设部等五部门联合印发关于开展城市地下管线普查工作的通知，普查过程中除了录入基础信息，还对事故隐患开展排查整治。

综合管廊是将各类地下管线汇集在城市地下修建的隧道、大型管涵空间内，不仅能够极大地方便各类管线的维修检测，避免出现城市“拉链马路”，还有一定的防震减灾、避险避难的功能，在发达国家已经有非常广泛的应用。施工企业应当转变发展思路，紧跟时代浪潮，大力研究、发展综合管廊施工技术，通过施工工法的创新和质量小组活动，提高综合管廊施工质量，在竞争激烈的建筑市场中谋得生存。

地下管线在城市建设和生产生活中占有重要地位。地下管线种类复杂，数量不断增加，建设要求也在提高，地下管线的建设正成为市政工程关注的重点问题之一。随着城市化进程的不断加快，只有加强地下管道施工管理，完善施工工艺，严格执行建设要求，提高管道建设质量，才能促进城市建设的全面发展，保障城市安全有序运行。

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