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地铁施工临近管线安全管理及评价标准研究

文档作者：吴贤国，张立茂，陈跃庆，余群舟，覃亚伟文档来源：华中科技大学土木工程与力学学院		点击数：	更新时间： 2021年12月03日
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第58卷第9期
2014年9月
铁道标准设计
RAILW AY STANDARD DESIGN
Vo1．58 NO．9
Sep．2014
文章编号：1004—2954(2014)09—0099—04
地铁施工临近管线安全管理及评价标准研究
吴贤国，张立茂， 陈跃庆，余群舟，覃亚伟
(华中科技大学土木工程与力学学院，武汉430074)
摘要：基于《地铁工程施工安全评价标准》国家标准编制项目的支持，对地铁工程施工临近地下管线安全管理及
评价进行研究，确定地铁施工临近地下管线安全风险管理的工作内容与要求，分析临近地下管线的调查内容、调查
步骤及其变形控制标准；将地铁施工诱发临近管线安全风险划分为五个等级，提出不同安全风险等级下地下管线
的保护措施；并在此基础上建立地铁工程施工临近管线安全管理体系及评价标准。
关键词：地铁施工；地下管线；安全管理；评价
中图分类号：U231 ．3 文献标识码：A DOl：10．13238／j．issn．1004—2954．2014．09．024
Safety on M anagement and Assessment standard for
Adjacent Pipelines in Metro Construction
WU Xian—guo，ZHANG Li—mao，CHEN Yue—qing，YU Qun—zhou，QIN Ya—wei
(School of Civil Engineering and Mechanics，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China)
Abstract：Based on the national standard of “Standard for Construction Safety Assessment Ot Metro
Engineering”，this paper studies the safety management and evaluation of adjacent underground pipelines
in metro construction，specifies safety risk management work details and requirements regarding existing
pipelines near metro construction， analyses investigation contents and procedures， and deformation
control standard for the protection of adjacent pipeline．The safety risks of adjacent pipelines induced by
metro construction are classified into five levels，and corresponding control measures are proposed for
each risk levels． The safety management and evaluation system for adjacent pipelines for metro
construction is thus established．
Key words：Metro construction；Underground pipeline；Salty management；Assessment
1 概述
当前我国正处于城市轨道交通建设新高潮，已经
成为世界上最大的城市地铁建设市场 -z-。随着城市
化进程加快，城市地下管网日益复杂，隧道施工将难以
避免地穿越地下管线。当隧道下穿地下管线时，会造
成土层扰动而影响管线安全，当地层位移过大时，甚至
会造成管线损坏，进而引发电力中断、煤气泄漏等事
故，威胁人民生命及财力安全 。如2007年2月
5日，南京地铁2号线汉中门到上海路隧道区间发生
渗水塌陷事故，造成天然气管线破裂爆炸，事故导致附
收稿日期：2013—11—19；修回日期：2014—01一O7
基金项目：住房和城乡建设部标准定额司资助(2008．1—18)；国家自然科
学基金(51378235)，武汉市建委科技项目(20100810)
作者简介：吴贤国(1964一)，女，教授，E—mail：wxg0220@126．COB。
近的5 400户居民停水、停电、停气。
于2012年6月1 Et起实施的国家标准《地铁工程
施工安全评价标准》(GB50715-201 1)明确提出，地铁
工程施工环境安全管理评价作为地铁工程施工安全评
价体系中的重要内容之一，环境安全评价包括地下管
线，周边建(构)筑物，工程地质和水文地质3个评价
项目 ，这体现了对地铁工程施工对环境及地下管
线安全管理的重视。
本文基于《地铁工程施工安全评价标准》国家标
准编制项目的支持，并根据所承担的武汉地铁、沈阳地
铁、郑州地铁等地铁施工安全监控工作的实践经验，明
确地铁工程施工临近管线安全管理的内容、方法和要
求，提出地铁工程施工临近管线安全管理体系及其评
价标准。
100 铁道标准设计 第58卷
2 地下管线安全管理 保护安全等级确定；
地铁工程施工过程中会遇到众多的地下管线，包 2．1 管线现状调查
括水、电、气、热、通讯等多类管线的干线与支线等，这 地铁施工实际诱发工程事故的往往是一些年代久
些管线是一定区域内单位和居民生产生活的重要保 远的地下管线，这些管线年久失修，且渗漏严重，在建
障。同时，这些地下管线由于功能、管线类型和管材、 设时根本没有设计图纸，很难进行准确定位。地铁施
铺设方法、埋置深度、埋深年代、接头形式、修建标准的 工临近地下管线的现状调查是管线安全管理的基础工
不同，其抵抗外界影响的能力和造成损坏的原因也不 作 。从保证地下管线安全和地铁工程本身安全
同。地铁工程施工中若对地下管线造成损坏，不仅影 2个方面考虑，应对地下管线各相关指标做全面而详
响一定区域内单位和居民生产生活，也会对地铁工程 细的调查，管线现状调查内容和调查步骤如表1所示，
施工带来重大安全隐患或事故。因此应对工程影响范 其中，管线现状调查应重点涉及管线权属单位、横断面
围内地下管线进行现状调查与评估，形成调查报告并 形状等8个方面内容，管线调查步骤包括初查、详查及
制定专项保护措施。 补查3个环节。
地下管线安全管理主要内容包括：(1)管线现状
表1 管线现状调查内容与调查步骤
管线现状调查内容 管线调查步骤
萋 盏 鉴璧 譬 耋兰 、 (1)初查：管线调查采慧 的横断面形状 用在管线业主单位提供已有地下管线现况资
、兰 尺寸及管壁厚度，修建的标准以及其抵抗外界影响的 豢笺莓 ‘
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(7)邻近车站及区间隧道的施工方法； ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 一⋯ ⋯ ⋯⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 一
2．2 管线现状评估
管线现状评估是在管线调查的基础上，确定管线
的安全现状和控制标准，其中重点工作是明确管线控
制标准及其确定方法。
目前，国内外学者对地下管线安全控制标准的研
究较少，尚未形成统一的标准。当前国内外采用的地
下管线控制标准有管线垂直和水平变形、管线接头转
角与脱开、管线应变方面的控制标准 。目前国内
主要采用经验控制标准，部分地区结合自身实际制定
有地方标准，如下所述。
(I)《地下铁道工程施工及验收规范》
(GB50299-1999)、《城市工程管线综合规划规范》
(GB50289-1998)等标准给出：煤气管线的变形、沉降
或水平位移不能超过10 mm，位移速率不超过2
mm／d；自来水管线的变形、沉降或水平位移不能超过
20 mm，位移速率不超过5 m／d。
(2)上海市政部门规定：煤气管线的位移允许值
为10～15 mm，自来水管线位移允许值为30～50 mm。
(3)湖北省地方标准《基坑工程技术规程》
(DB42／159-2004)给出规定要求，煤气管道：沉降或
水平位移不应超过10 mm，位移速率连续3 d不应超过
2 mm／d；供水管道：沉降或水平位移不应超过30 mm，
位移速率连续3 d不应超过5 mm／d。
(4)北京地铁、重庆地铁等相关技术标准规定：管
线部位的地表最大斜率2．55 mm／m。
(5)《广州地区建筑基坑支护技术规定》
(GJB02-98)规定：柔性(承插式)接头水管接头间局
部倾斜值不大于0．25％ ；刚性(焊接)接头水管接头间
局部倾斜值不大于0．6％ ；刚性(焊接)煤气管接头间
局部倾斜值不大于0．2％ 。
(6)德国建筑标准规定：管线允许水平变形为
0．6 mm／m，容许倾斜变形为1—2 mm／m。
根据现有的研究和标准可以看出，目前的控制标
准涉及管线位移变形、管线接头变形、管线应变等方
面，但考虑因素各有不同，缺乏系统性。
基于目前国内外控制标准及工程实践，建议管线
变形控制标准应在考虑管线用途和使用情况的基础
上，采用管线垂直和水平变形值来反映管线的安全状
况比较合适，主要原因是：(I)城市地下管线埋深较
浅，管线不均匀沉降和水平变位是导致管线发生接头
转角、脱开和出现应力应变最直接的原因；(2)在地下
管线变形监测中，很难直接监测或获得管线接头转角
第9期 吴贤国，张立茂，陈跃庆，等一地铁施工临近管线安全管理及评价标准研究 10l
值或弯曲应力值，施工中常用的直接监测法和间接监
测法所监测的数据一般均为管线垂直和水平变形值。
因此，采用垂直和水平变形值来判断管线的安全状况
更具代表性。同时，由于地下管线埋深通常在1．5 m
以内，可以认为管线对周围土体的移动没有抵抗能力，
即可近似用对应地表处的变形值作为管线安全状况判
定的依据⋯ 。
2．3 管线保护安全等级确定
确定管线保护的安全等级首要和主要工作是确定
管线保护的安全等级，管线安全风险等级划分主要可
考虑管线变形、管线的用途、管线运行状况因素。文献
[13]依据《生产安全事故报告和调查处理条例》第三
条，根据地下管线事故影响范围和事故严重程度，可以
将地下管线事故分成特别重大(I级)、重大(Ⅱ级)、
较大(Ⅲ级)和一般(Ⅳ级)四个级别。文献[5]根据
风险综合指数将隧道施工邻近管线的风险等级划分为
低度、中度、高度和极高度四个等级。本文将“安全”
这一级也加入到安全风险等级范围内，同时，结合现有
标准和大量工程实践，将临近管线安全风险等级划分
为五级。表2为地铁施工诱发临近管线安全风险等级
划分及状态描述，其中主要明确了对变形要求高且安
全风险高的煤气管线和给排水管线控制标准。
2．4 管线安全保护控制措施
对于不同安全风险等级的地下管线需采取不同保
护措施。表3为不同安全风险等级的地下管线保护
措施。
表2 临近地下管线安全风险等级划分及状态描述
安全风险等级 状态描述
(1)管线变形：管线发生很大沉降；对煤气管线，管线沉降值超过20mnl；对给水管线，管线沉降值超过40 mm；对排水管线，管线
V级(危险) 沉降值超过50 mm；
(2)管线使用状态：使用状况很差
Ⅳ级(较危险)
Ⅲ级(基本安全)
(1)管线变形：管线发生较大沉降；对煤气管线，管线沉降值介于1O一20 mm之间；对给水管线，管线沉降值介于30～40 mm之
间；对排水管线，管线沉降值介于40～50 mm之间；
(2)管线使用状态：使用状况较差
(1)管线变形：管线沉降在安全范围之内；对煤气管线，管线沉降值介于8—10 mm 之间；对给水管线，管线沉降值介于2O～
3O mm之间；对排水管线，管线沉降值介于30—40mm之间；
(2)管线使用状态：使用状况一般
(1)管线变形：管线沉降很小；对煤气管线，管线沉降值介于5—8 mm；对给水管线，管线沉降值介于1O一20 mm；对排水管线，管
Ⅱ级(较安全) 线沉降值介于20—30mm之间；
(2)管线使用状态：使用状况较好
(1)管线变形：管线沉降非常小；对煤气管线，管线沉降值小于5 mm；对给水管线，管线沉降值小于10mm；对排水管线，管线沉降
I级(安全) 值小于20mm；
(2)管线使用状态：使用状况很好
专业保护，即对管线所在土体和隧道施工过程同时采取专业保护措施，除在洞(坑)内、洞(坑)外同时采取措施外，还需要有专
V级(危险) 业人员提供的专业保护措施和紧急预案；施工前，对管线及隧道之间的土体进行注浆加固或进行钢板桩隔离加固；施工中严格
施工参数控制，严密监测管线状态，还可使用悬吊法或支撑法来固定管线
n，蚂r妨倍晗、 重点保护，即对管线所在土体和隧道施工过程同时采取较为专业的保护措施，需要在洞(坑)内、洞(坑)外同时采取措施；施工
” 中加强施工参数控制，提高管线状态的监测频率，同时对管线周围松散土体进行注浆加固
Ⅲ级(基本安全) 一般保护，即对管线所在土体和隧道施工过程都采取一般性保护措施。施工中控制施工参数，并注意管线安全监测
Ⅱ级(较安全) 简单保护，即仅需对隧道施工过程采取一般性安全保护措施，仅需要在洞(坑)内采取措施；施工中管线安全监测强度较小
I级(安全) 以施工参数控制为主；施工前可不需要对管线采取专门的保护措施；施工中适当监测管线的沉降
3 地下管线安全管理评价
地下管线安全管理评价是对地下管线安全风险管
理的具体实施方案及执行情况进行评价，判断地下管
线安全保护措施的及时有效性。结合《地铁工程施工
安全评价标准》(GB50715—2011)的编制工作，对于地
下管线评价要求应包括地下管线调查、地下管线影响
2个分项E6]。
(1)地下管线调查评价
地下管线调查评价应符合下列规定：应有工程影
响范围内地下管线的调查报告；地下管线应按危险程
度列表，并应制定专项保护方案，方案应经审批或
论证。
(2)地下管线影响评价
地下管线影响评价应符合下列规定：地铁工程施
工引起的地下管线改迁应制定专门的方案；施工过程
l02 铁道标准设计 第58卷
中，应对地下管线进行巡查和监测，并应有巡查和监测
记录；应有对突发情况的应急预案。
基于上述分析，构建地铁工程施工临近地下管线
安全管理评价标准，如表4所示。为了实际评价过程
中发现问题和不足，提高评价警示作用，临近地下管线
安全管理评价实施过程中采用单项扣分法的形式，对
于不符合要求的酌情扣除相应分数。地铁施工安全管
理水平划分为合格和不合格两个等级，一旦不合格便
应勒令整改。其中，合格条件为：分项评价表实得分应
I>70分。经过地铁施工安全管理评价，可发现地铁施
工安全管理制度不健全、职责不清晰、措施不得当、效
果不合格等方面内容，并将存在的问题或隐患列出，令
相关单位整改、提高。例如，某地铁隧道工程临近地下
管线安全管理评价标准示例如表4所示，结果显示地
下管线安全管理执行情况不合格，其主要问题存在于
未制定地下管线专项保护与改迁方案，应勒令整改。
表4 地铁工程施工临近管线安全管理评价示例
理及评价标准研究[J]．铁道工程学报，2013(5)：107—111．
4 结语 [3] 吴贤国
，曾铁梅，张立茂，宋若听．地铁施工邻近管线安全风险管
地下管线是城市基础设施的重要组成部分，而地
铁施工将不可避免地对临近地下管线产生影响，甚至
会造成管线破坏。研究地铁施工对临近地下管线安全
风险影响及其管理评价，对保护地下管线的正常使用
具有重要意义。基于此，本文构建了地铁施工临近地
下管线安全管理及评价标准体系。
(1)结合目前国内外控制标准及工程实践，提出
管线变形控制标准应在考虑管线用途和使用情况的基
础上，采用管线垂直和水平变形值来反映管线的安全
状况比较合适。
(2)明确了地下管线现状调查内容和调查步骤，
在此基础上将地铁施工诱发临近管线安全风险划分为
五个等级，并提出不同安全风险等级地下管线保护
措施。
(3)建立了地铁施工地下管线安全管理评价指标
体系，结合单项扣分法制定切实可行的地铁施工临近
地下管线安全评价标准，将地铁工程施工安全纳入标
准化、规范化管理，以确保地铁工程安全施工。
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