机场改扩建工程对既有地下管线的保护施工技术分析

刘少军

（山东华邦建设集团有限公司，山东 潍坊 262500）

近年来，我国民航业得到高速发展，早期建成机场面临设施老化严重、空间不足的问题，需对原有机场工程进行改扩建处理，通过改扩建工程能够提高机场运营效率与服务质量。但机场改扩建工程建设施工复杂，施工期间普遍存在缺乏地下管线保护意识的现象，导致既有地下管线频繁出现偏位、错位、变形破损等质量通病，存在极大的安全隐患。在这一工程背景下，对既有地下管线保护施工技术的应用推广，是规避施工风险的关键，文章就此开展研究。

1 机场改扩建工程对既有地下管线造成的具体影响

1.1 土体挤压

在现场施工期间，桩基沉桩、钻进成孔、顶管等施工作业都会对周边土体施加明显的挤压力，出现土体挤压现象，进而影响到暗敷埋置的地下管线，有可能出现管线偏位、错位问题。同时，如果既有地下管线临近使用寿命或是严重锈蚀，因管材强度降低，也有可能在土体挤压作用下出现管线变形、渗漏等质量问题。

1.2 地基沉降

在顶管、沉井下沉以及井点降排水等工序环节，受到上部作用力和地下水文变化影响，普遍会出现地基整体沉降和局部不均匀沉降现象，还有可能引发地面隆起等连锁问题出现。如果既有地下管线所在区域的地基沉降量超标，或是处于地面隆起、不均匀沉降部位时，都会出现管线接头损坏、管线偏位错位、管线断裂等质量问题，无法继续使用。

1.3 上部荷载

现代机场改扩建工程的建设规模大，为缩短工期时间，技术人员普遍采取机械化建造模式，在工程现场配备吊车、挖掘机、压路机等大型机具设备。如果施工单位缺乏管线保护意识，将大型机具设备停放在既有地下管线上方，或是没有提前准确掌握既有地下管线的分布位置，导致部分地下管线承受超出极限的上部荷载，把地下管线压坏。

1.4 振动扰动

在桩基施工、地基碾压夯实等工序步骤，所使用沉桩机、压路机等机具设备在运行期间会持续向周边地基土层施加、传递振动冲击作用力，如果施工区域和周边既有地下管线未保持安全间隔距离，将会向管线结构上传播振动冲击荷载，有可能出现管线变形、破损情况。

1.5 气候因素

在冬季施工背景下，如果在地下开挖阶段没有对临时裸露在外的既有地下管线采取保温措施，地下管线将会直接暴露在低温环境当中，在气候温度影响下改变管线工作性能，严重时出现管线冻裂、强度明显下滑、缩短使用寿命的问题。而在夏季施工背景下，如果管线长时间接收太阳光照射，非耐高温管线有可能出现热老化现象，致使管线老化速度加快，外部绝缘层提前失效。

2 机场改扩建工程既有地下管线的保护施工形式

2.1 隔离法

隔离法是在工程现场既有地下管线周边区域内构建全新的隔离结构，彻底阻隔外部施工活动对地下管线造成的扰动，起到固定管线位置、预防管线受压变形的作用，适用于保护埋设值较大、临近基坑位置的既有地下管线。在机场改扩建工程，具体可采取钢板桩、深层搅拌桩两项技术，操作要点如下。

第一，钢板桩隔离。提前做好测量定位作业，标记既有地下管线与外围钢板桩的具体位置，测量定位撒布白灰作为参照物，并完成钢板桩质量检验、校正处理等前期准备工作。随后，为减小施工扰动，避免采取打桩方式，在现场钻设若干孔洞，桩孔内平稳放入钢板桩测量调整钢板桩垂直度、顶面标高与水平位置，重复上述操作完成剩余桩身安装作业，再安装围檩、腰梁等部件，把各根桩身相互串联为整体围护结构，在围护区域以外开展机场改扩建施工作业。最后，待改扩建施工完毕后，即可拔除先期打入的钢板桩，以围护结构端部作为拔桩起始点，按照打桩相反顺序来拔除剩余钢板桩。

第二，深层搅拌桩隔离。提前做好泥浆制备、场地平整、测量放样等前期准备工作，施工人员测量调整桩机水平位置与导向架垂直度，启动桩机对现场地层进行强制搅拌，待钻头到达设计深度后启动泵机，持续向周边喷射水泥浆，同步开展喷浆与搅拌提升下沉作业。待喷浆量达标与搅拌钻头提升地面后，即可完成单桩搅拌作业，把钻机转运至下处桩位，重复上述操作，后续把多根搅拌桩共同组成整体围护结构。此外，施工人员还应严格控制成桩顺序与搅拌速度等工艺参数，避免对周边土层和既有地下管线造成过度挤压。

2.2 悬吊法

新管线安装期间，由于部分新管线的安装位置在既有管线下方，缺乏足够操作空间，在管线敷设期间也有可能损坏既有管线。因此，施工单位应采取悬吊法，提前把既有地下管线固定就位，安装吊索吊具，把既有管线起吊至上方一定高度处悬停，搭设支撑结构来临时固定管线位置。随后，在既有管线下方敷设全新管线，待管线敷设就位后，拆除临时支撑结构，把既有管线复位，回填基坑。

在既有地下管线悬吊施工期间，可采取贝雷梁吊装方法，提前在现场地面把贝雷梁拼装成型，检查贝雷梁轴线与水平误差是否达标，清理冠梁表面灰尘杂物，剔除预埋螺栓保护套，安装贝雷梁，使用全站仪等设备对各榀贝雷梁的纵横轴线与标高进行测量调整。待冠梁强度达到85%设计强度后，即可架设贝雷梁，安装端构架钢板来固定贝雷梁位置，并在梁体下部安装槽钢与螺栓起到联结作用。随后，把既有地下管线吊装就位，同步开展监测作业，后续再把既有管线复位处理即可。同时，为避免既有管线在悬吊期间出现受损情况，施工人员还应掌握各类管线的特殊要求。例如，对于电力线缆和通信线缆，必须采取人工破除方式来凿除外部混凝土保护层，从中取出管线，清理管线表面粘附的泥土等杂质，检查外保护套是否存在变形破损问题，确定无误后，把管线轻抬至吊架上方放置，在管线上下两侧设置绝缘胶垫，起到缓冲防撞作用。

2.3 支撑法

支撑法适用于现场土体存在沉降概率的机场改扩建工程，在既有管线下部安装临时性或是永久性的支撑结构，把地下管线调整至支撑结构上方进行固定安装。如此，在后续改扩建施工期间，既有地下管线在出现地基沉降情况时并不会处于悬空状态和承受过大压力，预防偏位错位与变形破损等质量问题出现。

在既有地下管线支撑施工环节，综合分析现场环境条件、管线类型、管线规格尺寸等多项因素，做好临时支撑结构的选型工作。早期部分改扩建工程采取简易钢筋支架或是木方支架作为临时支撑，有着牢固性差、不易装卸、放置后无法水平滑动的局限性。对此，施工单位可选择在工程现场布置具备管线位置调整功能的临时支撑装置，由机架、调整组件、支撑垫块等部件组成。施工人员提前开挖既有地下管线周边土层，预留出足够操作空间，在现场平稳安放机架，在机架上固定安装伸缩组件、卡接环、调整组件等部件，在机架底部放置支撑组件。随后，对临时支撑装置的稳定性进行验算检查，确定无误后，把既有地下管线平稳安放在支撑装置上方固定，使用调整组件来调整管线位置。待基坑挖槽完毕与基础施工结束后，即可把管线放回原位，拆除临时支撑装置。

2.4 卸载保护法

卸载保护法以消除上部荷载对既有地下管线造成影响作为保护方式，在满足机场改扩建施工需求的前提下，施工人员调整现场机具设备停放位置和物资材料堆放位置，减少地面向地下管线施加的荷载作用力。此项保护技术有着工艺简单、易于操作和见效显著的优势，且不会产生额外工程量与造价成本，但仅能消除机场改扩建施工对既有地下管线在上部荷载等少数方面造成的影响，如果存在土体挤压、振动扰动等其他问题，仍旧存在管线偏位错位、变形破损的可能性。

在应用卸载保护法时，应重点关注荷载验算、线路结构抗浮两项问题。第一，荷载验算，在确定卸载保护方案后，施工人员结合已掌握的工程资料信息，提前验算既有地下管线在各道工序环节实际承受的上部荷载，如果所承受上部荷载超过管线结构的极限承受能力，则对方案内容进行调整，必要时切换其他保护施工技术。第二，线路结构抗浮，在机场改扩建工程，既有地下管线普遍为细长结构，对周边土体卸载变动较为敏感，如果上部卸载量超标，有可能出现线路结构上浮现象，同样会引发管线偏位、错位等问题出现。对此，需要额外对地下管线结构采取抗浮保护措施，具体可采取抗浮板+周边土体门式加固方式，在地下管线上方固定安装抗浮板，抑制管线上浮，在管线结构周边1 m 处和顶部0.5 m 处加固土体，起到减小附加荷载作用。

2.5 注浆加固法

注浆加固技术适用于现场存在土体坍塌可能性的机场改扩建工程，在施工准备阶段向地基土层裂隙中注满水泥浆等浆料，起到改善地基承载性能与结构受力状态的作用，并在改扩建施工完毕后向地基结构新形成的缝隙部位注浆嵌填加固。如此，可以避免因地基沉降变形、挤压开裂而影响到既有地下管线分布情况。在注浆加固施工环节，重点关注注浆处理范围问题，必须完全涵盖既有地下管线及周边两侧土体。正常情况下，在管线两侧对称布置若干注浆孔，根据管线埋设值来确定注浆孔钻设深度，并在管线外围布置多排注浆孔，靠近管线部位布置浅孔，浅孔外侧布置深孔。

3 机场改扩建工程既有地下管线保护施工技术的应用策略

3.1 管线物探检测

为准确掌握既有地下管线分布位置，避免因有效保护范围未完全涵盖全部地下管线而出现各类施工问题。在现场施工前，施工单位应做好管线物探检测工作，根据检测结果与提前收集的工程资料信息，准确掌握各处地下管线的水平位置、埋深值、构造情况。同时，还应根据管线类型来选择物探方法，以此来消除检测误差。例如，对于金属管线，正常情况下采取电磁感应法，管线接头为高阻体金属时采取夹钳法或是磁场强度法，管线管径值远超过埋深值时采取电磁感应法或是地震波法，管线埋深值大于管径值时则采取磁距法。而对于电力电缆，优先采取被动源工频法，当电缆存在露出端时则采取夹钳法。

3.2 编制专项施工方案

在机场改扩建工程施工期间，各道工序环节的施工特点、现场环境、对地下管线造成的影响都存在明显差异，如果采取完全一致的保护施工技术，很难取得理想的保护效果。因此，施工单位应结合工序特点，编制专项既有地下管线保护施工方案。例如，在高架施工环节，既有管线主要分布在人行道、绿化带区域，不易翻新道路路基结构，需要对井盖顶部标高超出绿化带的管线井进行降井座处理，把井盖标高控制在路面与绿化带标高下方，最多保持二者标高齐平状态，以及对翻新道路区域内分布的原有设施加以搬迁保护处理。在桩基施工环节，提前挖设十字样沟来标记地下管线位置，如果地下管线和桩基施工区域间隔距离较近，则打设钢板桩围护结构，在地下管线处在承台中间穿越区段时在管线两侧打入钢板桩，在地下管线处在承台边缘时则在临近桩基位置打入钢板桩。而在地下开挖环节，提前完成承台降排水施工，在地下管线两侧施作多重高压旋喷桩止水帷幕，并对管线底部土层进行压密注浆加固处理。

3.3 制定应急处置预案

在机场改扩建施工期间，受到工艺操作等因素影响，所采取部分管线保护措施出现失效现象，进而导致管线偏位错位、变形破损，此类质量通病无法彻底预防。因此，施工单位应提前制定各类问题的应急处置预案，如果在施工期间出现突发状况，立即实施对应预案，减小受损程度。例如，对于地下管线破损问题，可采取CIPP 原位修复技术，在管线内部放入牵引绳和铺设底膜，固定保护膜后拉入内衬修复材料，启动高压风机向内衬管充气，在内膜中使用紫外线灯，高温条件下熔化内衬管，再自然冷却衬管、取出紫外线灯与拉出内膜，即可有效封堵管线破损部位。

4 结语

综上所述，为保证工程建设质量，顺利实现机场不停航改扩建建设目标，施工期间要提高对既有地下管线保护施工的重视，针对常见问题采取行之有效的管理办法，提高施工方案的科学性和可行性，确保改造扩建施工中航运的正常安全运行。