平行于运行轨道交通隧道上方敷设排水管道的设计研究

 熊艾玲

 (上海市城市建设设计研究总院，上海200125)

摘要：以上海市复兴巾路（重庆南路-西藏南路）道路积水改善工程为例，介绍在轨道交通隧道上方K距离平行敷设排水管道的设计思路与研究。通过设计技术创新，采用岩土软件MIDAS／GTS进行数值模拟计算，用数据分析验证沟槽开挖可能对轨道交通产生的影响，提出切实可行、安全可靠、可推广的工工程实施方案。有效解决排水管道与轨道交通平行敷设之间的相互矛盾，开创在平行轨道交通隧道上方、长距离开挖施工排水管道的先河，对今后类似工程极具参考价值。

关键词：平行轨道交通区间：数值模拟；轨道交通监测

中图分类号：TU992.23  文章编号：1004-4655( 2016) 02-0087-02

 近年来很多城市在建设轨道交通，中心城区是轨道交通各条线路交汇的密集区域，且大部分线路均已建成运营，随着排水标准的提高，中心城区的部分排水设施与轨道交通同步实施改建存在时间差，常遇到在已运行的轨道交通上方埋设排水管道。上海以往的T程经验均是排水管道和轨道交通隧道区间呈局部的“点状”相交，未有较长距离与轨道交通平行敷设的排水管道工程。本文就最具有代表性的复兴中路道路积水改善工程开展在平行于运行轨道交通区间上方敷设排水管道的设计与研究。

1工程概况

1.1项目背景

 复兴中路（重庆南路-西藏南路）排水管道改建是由上海市排水管理处2014年投资建设的积水点改善工程，该项目位于黄浦区中心地区，主要解决区域系统排水瓶颈，提高地区防汛排水能力，沿线按规划新建DN1200~DN1800合流干管1.2 km。本工程排水管道下方有轨道交通L10隧道区间通过，上行线隧顶标高-6.023 2～-11.407 0 m，下行线隧顶标高-6.050 8~-11.398 2 m。新建排水管与轨道交通L10隧道区间的位置关系图见图1。

1.2设计难点

 1)在上海地区史无前例，无经验可循。以往市政及轨道交通配套项目中新建排水管均和轨道交通“点状”相交，而本工程新建DN1200~DN1800排水管，全线1.2 km，与运行中的轨道交通L10平行；排水管基础离轨道交通隧道顶部较近，净距约5.70~10.00 m；沟槽开挖深度3.11~5.22 m，宽度2.60~3.50 m，卸去轨道交通盾构上方覆土最多达37.32%，对设计提出新的挑战。

 2)项目前期遭轨道交通运营监管部门否定，项目几乎中止。上海地区乃至全国并无先例，轨道交通管理部门也是首次经历，无实施数据可参考。轨道交通审批部门提出，项目如要实施，设计单位必须提供可靠的数据支撑及论证分析。

 3)将新建排水管道改至周边道路的方案不可行。对工程所属的鲁班、复兴东排水系统进行全面分析，提出多条改道方案，经水力分析计算，结合周边道路、建筑物、管线及工程投资多方案比选，改道方案不具备条件，无法实施。

 4)工程建设条件复杂，方案实施难度较大。工程地处市中心繁华地段，现场道路狭窄，道路两侧多为老式建筑物，房屋结构基础较差；且周围有多处保护建筑；此外，沿线还有较多非开挖信息光缆（信息18孔、21孔、34孔）、大口径的DN1200上水管、DN700中压天然气与新建排水管平行；道路上方还建有24路电车架空电缆。新建排水管断面示意图见图2。

2解决方案

 1)优化设计管位。结合地上、地下公用管线敷设要求、施工条件、对保护建筑物的影响以及道路红线等多项因素，与上海市管线规划部门共同研究新排管道位于轨道交通上、下行隧道中间及外侧的可行性。最终确定在偏离隧道正上方的线位方案，对公用管线、道路设施、现状建筑物动拆迁、施工安全、施工周期、工程投资等各方面的影响较小，具有可操作性。

 2)确定施工方法。从施工条件、缩短工期、环境保护、降低投资等多方面对顶管施工和开槽埋管进行分析比选，确定采用分段开挖、板桩围护的快速施工方法，减少基坑50%的敞开时间，进而有效减少土体回弹量和轨道交通隧道结构位移量。

 3)突破禁区、达成共识。在项目设计过程中．设计人员主动与轨道交通运营管理部门、市交管处进行沟通，搭建轨道交通和建设单位之间的沟通桥梁，对采取的施工方法、沟槽围护方式进行技术、经济多方案比选，充分论证排管施工实施的可行性，并提出可靠的数据支撑，经轨道交通运营管理部门专项评审、取得肯定的技术审查意见后编制完成工可、初设、施工图，使在轨道交通隧道结构上方的沟槽基坑工程从不可能变为可能。

 4)技术创新，支撑设计方案。沟槽开挖采用软件MIDAS/GTS进行数值模拟，计算结论满足《上海市轨道交通沿线建筑施工保护轨道交通技术管理暂行规定》[沪市政法( 94)第854号]中轨道交通结构设施绝对沉降量及水平位移量≤20 mm，有力支撑设计方案具有可操作性。

 5)降低设计方案风险。设计中根据风险评估报告提出轨道交通区间保护、建（构）筑物保护、爆炸、临近管道保护4个风险源逐项分解，提出按管节长度（每段6m）分段开挖埋设后及时回填、避开轨道交通运营高峰期，安排在夜间排管的施工措施，并细化管线保护和监测措施。

 6)节约工程造价。推荐的设计方案避免民宅动拆迁、非开挖信息管线的搬迁费用，极大节约工程投资。通过设计前期对现状管线、公交、沿线建筑物、排水现状充分调研，仔细排摸，收集相关基础资料，工程前期费做到全面不漏项，确保施工阶段工程实施预算可控。

3设计创新

 沟槽开挖采用“拉森钢板桩+注浆”的围护方式，采用具备高级非线性分析功能的岩土分析软件MIDAS/GTS进行数值模拟，分析对周边环境，尤其是处于运营中的轨道交通L10隧道结构产生的影响。

 数值模拟取沟槽基坑开挖施工的极限情况和相应的工程地质参数为分析工况和依据，采用7步施工工序对整个沟槽基坑开挖全过程进行有限元非线性数值模拟分析得出：处于沟开挖正下方的轨道交通隧道结构，最大的竖向位移约为5 mm，最小约为3.9 mm；距离沟槽相对较远的轨道交通隧道结构，竖向位移仅在1mm左右。该结果满足上海保护轨道交通技术管理的规定，获得评审专家认