中环路管线保护措施

中环路（浦西段地面快速路）噪声治理

工程（一期）声屏障基础工程

排 水 设 施 保 护 方 案

上海成基市政建设发展有限公司

二0一一年十二月

一、项目背景

为有效缓解中环线主线交通噪声对沿线居民的严重影响，上海市建交委批准实施中环线浦西快速地面路噪声治理工程。针对中环线现场交通繁忙和地下管线复杂的实际情况，经设计屡次优化和专家多次评审，推荐在中环线主辅隔离带位臵实施一道主线屏障，并在取得比较明显降噪效果的前提下，屏障设计力求对各方的影响最小，特别是基础结构设计需重点考虑对地下管线的影响和保护。 二、工程概况

㈠、工程名称：中环路（浦西段地面快速路）噪声治理工程（一期）声屏障基础工程

㈡、治理范围：闵行区蔚蓝城市花园、华梅花苑、东南小区、梅莲苑、旅专小区、虹梅小区、名都城、虹桥高尔夫别墅和长宁区新乐小区、四方西郊花园、西郊豪庭共11个敏感点。（详见附图一）

㈢、施工方案介绍

⑴、桩基声屏障基础施工工艺流程

设施拆除--桩基施工--基础开挖--钢筋制作(承台)--模板工程--混凝土浇筑--钢筋制作(框架柱)--模板工程--混凝土浇筑--钢筋制作(框架梁)--模板工程--混凝土浇筑

⑵、交通组织方案

由于中环路属于城市快速主干线，主线与辅道交通流量较大，根据交警部门的要求，高峰时段不得占用车道，施工利用平峰时段晚10:00至次日6:00，占用中环路主线一车道及辅道一车道施工，高峰

时覆盖钢板恢复交通。 三、地质条件

上海地处长江三角洲入海口，地形地貌属四大地貌单元的滨海平原类型，地基土属第四纪松散沉积物，地下水高水位在0.5m，低水位在1.5m。

四、主要涉及的排水设施

㈠、主要涉及的排水设施

㈡、漕宝路南侧段（吴闵污水外排系统）管道的基本情况 漕宝路南侧段（漕宝路-顾戴路）Ø1500- Ø1650污水管属于吴闵

污水外排系统，运行水量2011年为平均3.8万吨/天，管道埋深在5.0m-7.5m，窨井15座，工程在1997年钢板桩围护开槽埋管施工，管道为企口管。

㈢、管道的平面位臵

漕宝路南侧段管道与声屏障桩基的平面位臵分骑跨与相邻二种形式。（详见附图二、三）

㈣、管道检测

管道检测拟委托具有专业资质的第三方在施工前及施工后对涉及的排水管道进行检测。 五、相关保护标准

根据《上海市排水管理条例》（2006年修正）要求，第三十七条：对有可能影响排水设施安全的，按照下列规定提出保护方案，并且征得养护维修责任单位的同意：

㈠、在污水输送干线管道、直径八百毫米以上的排水管道或者雨水、污水泵站外侧二十米内进行打桩施工的，应当事先提供桩基设计、打桩工艺及控制打桩土体位移措施的有关方案；

㈡、在污水输送干线管道、直径八百毫米以上的排水管道或者雨水、污水泵站的外侧三米范围内，建造建筑物或者构筑物、打桩、爆破、堆放超过地面限载的重物、进行深度大于管顶高程的开挖施工和井点法降低地下水位的施工等行为的，应当提出确保排水设施安全的可行性研究报告和专家论证意见，在征得养护维修责任单位的同意后，报市水务局或者区（县）排水行政主管部门批准。

六、保护原则

㈠、设计：在桩基设计中，采取最优的设计方案，尽可能增大桩身与既有管线之间的净距，并选用合适的桩型，以使桩基施工、运营过程中对管线影响减至最小。保证管道维护工作正常开展。

㈡、施工：桩基施工前，对管位进行精确的物探勘察，掌握既有管线的分布情况及其确切的尺寸位臵；做好施工组织设计和详细的施工方案，避免在施工过程中对管线的扰动或损伤；在桩基施工前通过成孔试验，采集相关的成孔试验数据和土体扰动观测数据，确定钻孔施工的有效方法。

㈢、监测：专门由第三方对污水西干线进行监测，控制污管线的水平位移和沉降，确保在工程施工过程中和使用期间（至沉降稳定为止）管线的安全。

㈣、应急预案：做好管道的应急方案，应对施工对管道造成损坏的最不利情况的发生。 七、保护方案 ㈠、方案设计优化

根据我们在外环线声屏障基础工程设计及实践的经验，设计采用预制小方桩（250x250x10米）在采取一定的施工措施和现场监测保护的前提下，预制方桩的沉桩施工对管线的影响均在可控范围，桩位在离管外壁400-500的贴近距离下，其挤土效应对管线的影响仍然可控。特别是对埋深不大的雨水管或污水管可以通过样洞开挖来核准管位，并采用暴露隔离管线的方式，可以有效减小桩基施工对管线的挤

土效应影响。

针对本项目漕宝路南侧外圈路段分布的一根埋深较深的¢1650（¢1500）的承压污水管（埋深5-6米）和一根¢1000（¢800）的雨水管（埋深2米左右），这两根重要管线对声屏障基础型式的选择影响较大，先前设计采用的预制方桩因挤土效应影响虽已考虑了一定的安全距离，但上述管线建成运行已10多年了，其受外力影响的可控程度未知，因此仍存在一定的安全隐患。为尽最大可能保障地下管线的安全，根据现场实际情况和管线单位提出的专业意见，对屏障基础设计进行再次优化，现提出预钻孔开口钢管桩形式，同时给出钢管桩施工对管线挤土效应影响的理论计算，并设臵报警点，以确保排水管道位移沉降标准单次不超过3mm，累计不超过10mm，。

⑴、预钻孔钢管桩特点

施工方便缩短工期，搬运堆放操作容易 挤土效应较预制混凝土方桩少 质量控制容易 对周围的环境影响较小

施工时有震动，应对周围管线采取监控和保护措施 造价较高

⑵、钢管桩挤土效应计算 1、计算参数及网格划分 ①、计算土层参数：

土层 ①1-1杂填土 ①1-2素填土 ②粉质粘土土 ③淤泥质粉质粘土 ④1淤泥质粘土 ④2砂质粉土

天然容重 r(kN/m3) 18 18 18.6 17.6 16.8 18.4

粘聚力 C(kPa) 15 15 22 15 14 2

摩擦角 φ(°) 20 20 16.5 15.5 11.5 29

压缩模量 E(MPa)

5 5 5.73 3.56 2.51 13.31

附注：桩基础为φ299桩，桩长10m，模量为2.0x10(N/mm2)；D1000雨水管和D1500污水管均为混凝土结构，模量为30GPa。

本计算以普通钢管桩为例，预钻孔钢管桩的挤压效应将更小。 ②、网格划分：

运用二维有限元软件对桩基和周边管线建立数值模型，模型的长60m，土层深度30m。网格划分见图所示。

2、计算结果分析 ①、土体侧向位移：

由于桩基础的施工，桩周土体受到部分挤压作用。桩周土体最大侧向位移约7mm，D1500污水管距桩基较近，周边土体侧向位移约为3mm。

②、土体沉降（按荷载全部作用于土体的极端不利情况计算）：

D1000雨水管下沉位移量（最大量）

9.2mm

D1500污水管位移

5.9mm

⑶、位移报警值确定

管线位移报警值为允许值的60%。 ㈡、施工保护措施

⑴、前期准备

1、已收集完成施工区域排水设施的管径、走向、规格、施工情况、完好程度、服务区域等情况，为后续采取有针对性的保护措施提

供依据；

2、与各区的排水泵站建立联动，为施工期间遇突发事件时采取应急措施，及时的停泵或者抽水创造条件；

3、根据四桩承台基础的位臵、管道的走向、物探资料，在路面上测放出管道中心线、桩位及其他管线位臵，在此基础上制定有针对性、可行性的施工方案；

4、开挖样洞，摸清各类公用管线的位臵，根据沉桩的需要，制定相对应的管线保护与搬迁方案。

⑵、管道检测

1、在施工前，与相关泵站联系，停泵或者抽水，为管道检测创造条件；

2、委托专业单位对沿线涉及的排水设施进行CCTV内窥镜检测，对管道渗漏水、脱节等情况进行检查，已损坏的管道报相关单位进行维修，所有的检测资料（影像资料）归档备查，作为与施工后再次对管道CCTV检测时的对比依据；

3、施工完毕，再次对管道进行CCTV检测，确认为施工引起的管道损坏由本公司负责维修。

⑶、施工保护措施

1、由设计根据沉桩的管径、桩长、桩数量，计算出挤土的效应及理论上对管道的影响程度，确定管道沉降、位移的报警值，为施工中对管道的监护提供理论依据；

2、根据窨井部位管道的中心在相应承台的位臵引测出管道的中

心线、桩位边线，严格控制桩与管道边线的最小间距不大于设计值；

3、在管道的二侧挖减震沟，沟宽0.5m，深2m，尽可能减少沉桩对管道的影响；

4、在桩位处挖应力释放孔，尽可能减少沉桩的挤土效应，以减少对管道的影响。

5、沉桩施工顺序：采用先打靠近管线的桩，由近及远的方式进行；并间隔承台打桩的方式。

㈢、监测措施

本工程施工期间周边管线监测拟委托第三方上海海洋地质勘察设计有限公司实施。

⑴、监测目的

本工程项目监测的目的：在本工程承台沉桩施工期间，通过对受沉桩施工影响范围内的道路地下管线进行变形监测，为施工方及其他相关单位及时提供的管线沉降、位移信息，从而确保管线安全并达到预警预报信息化施工的目的。

⑵、监测依据

1、本工程项目设计图纸

2、《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009

3、《国家一、二等水准测量规范》GB/T 12897-2006

4、《工程测量规范》GB50026-2007

5、《基坑工程技术规范》DG/TJ08-61-2010

6、《建筑变形测量规范》JGJ 8-2007

7、上海市《基坑工程施工监测规程》DG/TJ08-2001-2006 ⑶、监测点布臵

根据本工程周边地下管线的特点，采用直接监测点和间接监测点埋设相结合的原则。

承台所骑跨的管道为每个承台布设一个管线监测点。承台相邻管道按照10～15m的间距设臵测点，测点的设臵首先是充分利用管线的地表重要标志（窨井、阀门、消防螺栓等）布设直接测点。其次，利用地表的标志确定管线的地表走向轴线，并在走向轴线上按照一定的间距布设模拟监测点。

承台骑跨的管道布设直接监测点，对埋深5-6

米的（¢1500）砼 的承压污水管进行钻孔法布设

监测点，布设方法：用100型钻机垂直钻孔至

Ø1500污水管顶部深度后，安放5至6米Φ50mm

的PVC管至污水管管顶，在Φ50mm的PVC管中插

入一螺纹钢筋，使钢筋顶端露出地面2－5cm,再

在PVC管中装满黄沙,并将PVC管周边土填实，并做好测点保护标志。（见右图）

中环线漕宝路南侧段布设污水管道监测点94点（WS1-WS94）；布设雨水道监测点55点（Y1-Y55），其中埋深（5-6米）（¢1500）砼 的污水管道监测点WS1-WS15、WS62-WS70需钻孔机钻孔布设。

吴中路－宜山路（红梅小区）段布设雨水道监测点32点（Y1-Y32）。

天山西路－北虹路（新乐小区）段布设污水管道监测点4点（WS1-WS4）；布设雨水道监测点4点（Y1-Y4）。

⑷、监测频率

监测频率要与施工进度相结合，与施工的工况相一致，应根据沉桩施工监测的不同阶段，合理安排监测频率，使监测与施工能密切结合，跟踪施工，为施工提供可靠的数据，指导施工。

①、在承台桩沉桩施工前，测出各测点的初始值。

②、在承台桩沉桩施工阶段，在施工现场对相关管线进行跟踪监测，做到信息化施工，确保管线安全。

③、承台桩沉桩结束3天后，再观测一次，了解管线稳定情况。 ⑸、监测技术要求

1、垂直位移监测

采用独立水准系，各设臵两组稳固基准点。按国家Ⅱ等水准测量规范各限差要求进行测量，闭合差或符合差小于±0.5√n毫米，n为测站数。各监测点的高程是由通过该四个水准基准点的一条Ⅱ等水准闭合线路，由线路中的工作点来测定各监测点高程（实际按现场情况而定）。采用苏光DS05水准仪测量，该仪器符合国家二等水准测量标准，仪器精度为±0.5mm。

2、水平位移监测

水平位移监测：采用三点一线直线投影测量法，用经纬仪前视和后视及固定点形成测量基准线，测量观测点与基线距离的变化。监测点与竖向监测点共用。监测基点设臵于施工影响较小范围或影响范围

以外，缩小测量数据的误差。

3、监测精度控制指标

在监测工作中，主要监测参数精度指标应满足以下要求：

①、高程采用水准测量，进行闭合路线或往返观测，按照要求水准每站观测高程中误差M0为+0.5mm，每月对水准每站进行检测，检测结果中误差M0均小于+0.2mmm。水准附合路线，其附合差Fw为±0.5Nmm(N为测站数)；高程测量误差≤0.5mm。

②、平面位移监测误差≤0.5mm；

③、水准仪“i”角不大于15″。

⑹、警戒值的确定

根据规范设计要求，本工程的管线监测报警控制值为（仅供参考）:

雨水管道：警戒值为日变化量≤3mm，累计量≤10mm；

污水管道：警戒值为日变化量≤2mm，累计量≤5mm；

达到此值应立即报警，并通知有关单位采取相应措施，对有特殊保护要求的管线及临时管线根据管线单位的具体要求确定。

⑺、监测资料的提交

监测成果资料分为速报、日报表和监测总结形式。

速报：出现险情时在测量工作结束后3小时内及时提供。

日报表：正常时监测数据报表隔日。提供主要是对每次测量的结果以书面报表的形式进行信息传递。监测报表中要对施工工况，各类测点的本次变化量、累计变化量进行统计说明，并适时的对主要关键

部位的测点的变形过程进行分析，提高报表的实用性和可靠性。

监测总结报告：工程沉桩结束后一周，提交总结报告，主要对此阶段的各类管线的变形结果以及变形趋势进行扼要的分析说明。

⑻、监测质量的控制

①、监测施工前，首先在施工区域范围外从整体上进行水准、水平控制网的建立。水准、平面控制网实行平差计算结果。

②、以后每次在测量工作开始之前，对水准仪、经纬仪等仪器进行全面检查和标定，保证仪器正常工作；工作时，实行定人定仪器进行测量, 以减小人为误差；

③、质量保证体系：我公司已通过ISO9001质量体系认证，在工作中我方将严格按照ISO9001认证体系的要求实施。

八、应急预案

㈠、安全保护实施措施

为了确保施工安全，施工前需与管线主管部门进一步核实现状管道地下位臵，妥善处理平面及高程关系与施工无矛盾后，方可施工，施工期间为了保护好管线，制定了以下措施：

1、熟悉掌握设计、建设单位提供的地下管线图纸资料，与主管单位联系、协商，取得管线走向图，实际打点放样。

2、在施工前召开管线单位施工配合会议，进一步收集管线资料。对影响施工和受施工影响的地下管道开挖必要的样洞（开挖样洞时通知管线单位监理单位监护人员到场），核对弄清楚管道的确切情况（包括标高、埋深、走向、规格、容量、用途、性质、完好程度等），做

好记录。对管道部位，须有明显标志，队长、施工员须熟悉掌握，务必做到心中有数。

3、工程实施前，把现场地下管线的详细情况和制定的保护措施向现场施工技术负责人、施工员、班组长至每一位操作人员作层层安全交底，填写安全交底记录，明确各级人员责任。

4、工程实施前，落实本工程地下管线的组织措施，项目委派管线专职人员负责地下管线的监护和保护工作。

5、项目部和各班组设兼职管线保护负责人，组成地下管线监护体系。严格按照公司审定批准的施工组织设计和经管线单位认定的保护地下管线技术措施落实到现场，并设臵管线安全标志牌。

6、各级管线保护负责人深入施工现场监护地下管线，督促操作（指挥）人员遵守操作规程，制止违章操作、违章指挥和违章施工。

7、对参加本工程施工的职工（包括民工）进行“保护公用事业管线重要性及损坏公用管线危害性”的宣传教育，严格遵守有关文件的规定。

8、对受施工影响的管线设臵若干数量的沉降测点，工程实施时，及时向建设单位和有关单位提供观测点布臵与沉降观测资料。

9、施工过程中发现管线现状与交底内容、样洞资料不符或出现直接危及管线安全等异常情况时，立即通知建设单位和有关管线单位到场研究，商议补救措施，在每一做出统一结论前，不擅自处理或继续施工。

10、施工过程中对可能发生意外情况的位臵，事先制定应急措施，

以便在管线出现险兆时及时抢修，做到防患于未然。一旦发生管线损坏事故，立即上报，通知有关管线单位组织抢修，积极组织力量协助抢修工作。

11、加强思想政治工作，要对全体人员（包括民工）讲清楚保护管线的重要性，明确要求。

㈡、安全保护小组职责

1、成立专门的管线设施保护小组，负责对本工程的管线、设施迁移或加固保护工作进行监督。

2、检查管线保护措施的落实情况及保护措施的可靠性，研究施工中出现的新情况、新问题，及时采取措施。

㈢、管线应急工作领导小组成员

建立中环路（浦西段地面快速路）噪声治理工程（一期）声屏障基础工程应急管理小组与指挥小组，组员组成及体系结构见下图：

中环路应急工作领导小组组成及体系结构图

中环路应急指挥小组组成及体系结构图

管线应急指挥小组联系通讯录

㈣、应急预案

吴闵虹梅路干管作为上海市污水系统城市污水输送总管的重要性，为确保城市污水输送的安全，特拟定以下排水应急方案，从而应对桩基施工对污水吴闵虹梅路干管造成损坏的最不利情况的发生。

1、应急保障措施

①、预案保障

针对工程管道应急维修的特点，制定相关的应急预案。应急预案作为应急突发事件的操作性文件，制定做到严密周全，具有操作性和适应性，并报建设单位、排水设施主管单位审核。预案制定后组织各应急职能部门人员学习。

②、信息保障

发生突发应急事件时，以电话、传真、短信群发为联系手段，及时传递各项预案的实施情况及现场处臵情况。事件的处臵中注意信息的互动，保持信息的连贯性。

③、队伍保障

各应急职能部门建立应急抢险队伍，同时组建专业抢险队，24小时待命。抢险队人员必须具备相关专业技能，并配备专业设施设备。

④、设备、物资保障

配臵必要的应急抢险设备，包括移动泵车、移动发电车、水泵等，落实设备管理措施，保持良好状态，随时应急处理突发紧急事件。

配备充足的应急救援物资，每月落实责任人检查清点，补充消耗物资，确保库存满足应急需要。并与供应单位保持联系，确保物资后

续供应能力。

⑤、外部保障

建立区域事故处理应急网及通讯联络方式。事故处理应急网应包括施工影响区域内涉及管道的各单位，如市、区排水处、区市政管理署、排水泵站。一旦事故发生，可迅速联动。

2、管线沉降状态分析

①、管线沉降警戒状态

通过全过程的深层土体和管线位移监测，一旦管线附近土体出现比较明显的扰动、位移，应立即停工，并进行跟踪注浆、填充加固水土扰动源头。

②、管线沉降临界状态

通过全过程的深层土体和管线位移监测，一旦管线附近土体出现破坏性的扰动、位移，管线应立即停水并排空，开展应急修复工作：

⑴、管道线状损坏

管道线状修理可采用内衬管修理，套内管注浆，螺旋制管注浆等方法。

内衬管：一般以翻转方法为主，将一种饱和树脂臵入老管内，然后对树脂进行加热固化，形成内衬管道，该方法除了对管道进行修补外，还可对窨井进行修复。内衬管施工速度快，可靠性强，但造价也相应较高。

套内管注浆：一般是将一直径较小的新管扦入旧管内，新旧管之间用灌浆固结，新管采用HDPE、PE、PVC管等，此法会减小管道过水

断面，需要开挖比深度长3-4倍的导入基坑。为了尽可能少地减小断面损失，也有将PE管经处理后缩小，进入旧管后，再加热使其恢复原来的直径。PE管也可修复井体。

螺旋制管注浆：是将聚氯乙烯或高密度聚乙烯制成带联锁边的连续带状板材，然后螺旋地缠绕成管道形状，板材之间靠门锁形式嵌接，同时用黏结剂黏结，缠绕管与旧管之间灌浆予以固结。该方法方便迅速价格较低。

⑵、管道点状损坏

管道点状修理一般有接口嵌补法、注浆法、套环法，不锈钢发泡卷筒、局部树脂固化等。

接口嵌补法：接口嵌补是凿除旧的接缝后，用速干水泥或石棉膨胀水泥或环氧焦油砂浆、聚硫密封胶、聚氨脂进行手工嵌补。该法价格便宜，对水流断面也没有影响，但质量稳定性较差。

注浆法：通过对管外土体和接口部位注浆，目的是固化管道周围水体，填补空洞。可用水泥注浆和化学注浆。小型管道堵漏包是在堵漏包就位后用气囊将接口两边封闭，然后向接缝中注入化学浆，遇水膨胀化学浆固化后很快将渗漏封堵。注浆法的可靠性相对较差。注浆后每隔半年要进行回访，渗漏量超过某一定量后不得使用，注浆法经常被作为一种辅助或临时堵漏方法应用。

套环法：是在接口部位安装止水套环，有钢套环、PVC套环等。套环法的质量和稳定性都比嵌补法好，且施工速度快，但对水流有一定影响。

不锈钢发泡卷筒：将不锈钢薄板卷成筒状后与同样卷成筒状并涂满发泡胶的泡沫塑料板一同就位，然后用膨胀气囊使之紧贴管口，发泡胶固化后即可发挥止水作用。不锈钢发泡筒止水效果好，使用寿命长，对水流的影响小，但价格比较贵。

局部树脂固化：是将某种整体修理的方法用于点状修理的做法。 ⑶、管道完全破碎、严重错口或下沉

当管道完全破碎、严重错口或下沉时，只能采用开挖重埋的方法进行管道的修复。针对本西干线工程，由于管道埋深较深（约7～9m），一般可采用横列板围护、拉森钢板桩围护、SMW工法围护或钻孔灌注桩＋高压旋喷桩围护的措施进行开挖，必要时辅以注浆加强的措施。

附：1、施工区域布臵图（附图一）

2、管道平面位臵图（附图二、三）

3、管线监测点平面图