既有管沟安全保护与病害修复

既有管沟安全保护与病害修复城市生命线安全运行应急C

E

3

管沟病害分析与评估5

经验总结2

管沟保护标准与措施4

病害修复措施与效果1

工程概况1工程概况1.1项目背景n虹桥商务区位于上海西部，紧邻江浙两省，居长三角城市群的核心位置。商务区核心区东临虹桥综合交通枢纽，西靠国家会展中心，总面积约3.7平方公里n虹桥商务区秉承“低碳虹桥”理念

，核心区实行集中供冷、供热、供电的三联供模式，各地块开发项目冷、热和部分电力由核心区能源中心统一供应，

区域集中供冷供热项目一次能源利用率可达80%以上n虹桥商务核心区（一期）区域能源管沟工程是商务区核心区区域集中供能系统的重要组成部分一、工程概况核心区

（一期）北区能源站北区能源管沟02A地块03地块（北）03地块（南）01地块02B地块01地块06地块09地块04地块09地块05地块06地块南区能源站07-1地块05地块07-2地块08地块南区能源管沟一、工程概况1.2工程规模n能源管沟工程东至虹桥综合交通枢纽西交通中心，西邻新角

浦河，南至建虹路，北至扬虹路，总面积1.4平方公里n能源管沟分为南、北两片区，总长度约3.9km。采用了明挖

法和顶管法施工n供能管沟采用四管制断面布置形式，

纳入了供冷和供热各两

根管线，分别为一出一回能源管沟

（明挖）能源管沟

（顶管）管沟排水供能管沟的构成——配套工程（管沟本体）服务于供能管网顶投料口供能管沟工程顶管工作井

管沟区段后期接入地块1.2工程规模一、工程概况滑动支架明挖单孔

箱涵段管沟监控、

照明固定、导

向支架地块接入口可调节

支座顶管工作井一般段

管道金属软

接头管道补偿冷、热水管道支墩、支架配套工程供能管网构造措施管沟结构管沟通风排风口管段n

4200×2600明挖断面

n

Φ4200钢顶管1.3管沟本体一、工程概况n

5200×3400明挖断面n

顶管井平面布置n

Φ4000砼顶管n

管网采用四管制输送方式n冷水供/回水温度5.5℃/13℃,系统热水供/回水温度110℃/60℃n

冷热水管道均采用钢管n选用发泡橡塑作为冷水管道的保温层材料，离心玻璃棉作为热水管道的保温层材料；选用铝箔作为保护层材料热水管网1.4供能管网一、工程概况冷水管网开发商地块街坊供能时间丽宝01D04a已于2016.11供能D05已于2017.08供能万象02D04b预计2020D06预计2020万科03南D16已于2015.12供能金臣03北D15已于2019.05供能D21预计2020青庭新地04D09已于2016.09供能万通D10已于2017.06供能龙湖05D11已于2016.09供能D12已于2015.12供能瑞安06D17已于2014.05供能D19已于2014.11供能嘉捷07-1D20-1已于2015.07供能兆德07-2D20-3已于2017.08供能众合08D23已于2014.08供能富力08D13预计2020湘虹09D0803已于2018.08供能D0805预计2020D02已于2016.08供能n本工程2011年7月动工，2014年1月完成竣工验收，2015年12月

完成了实物移交n已完成核心区一期南、北片区中12个地块的15个街坊供能n仅2017年、2018年两年已为核心区提供集中供能约30万MWh，

每年减碳量近2万吨标准煤一、工程概况1.5项目运营进展商务区核心区2

n上海是典型的富水软土地区，建设于此类地基上的构筑物容易产生一定的沉降n本工程地下管沟埋置深度较浅，基础一般正位于③层淤泥质粘土和④层淤泥土，深基坑开挖和动载作用扰动了高灵敏度的淤泥质土，引发软土地基的固结沉降和蠕变次固结沉降都会对地下管沟的长期沉降造成不利影响n本工程地下管沟先期建成后，周边要进行大量的后续地块开发n邻近地下管沟的建筑工程在打桩、基础开挖等施工时，对已建成地下管沟如不进行保护，会对地下管沟带来沉降不利影响，给管沟的正常服务运营带来不利影响亟待对地下管沟沉降变形的影响因素、保护标准和保护措施等内容进行研究。周边地块后续开发对已建管沟存在沉降不利影响富水软土地基对已建管沟存在沉降不利影响二、管沟保护标准与措施2.1管沟保护的必要性管沟水平位移管沟竖向位移基坑距管沟3.5m20.5m3.5m20.5m管沟底板标高处变形16.5mm10.1mm9.5mm13.6mm总变形26.6mm（相对）23.1mmn管沟周边基坑开挖施工活动n管沟周边大面积降水施工活动n管沟周边挤土沉桩施工活动n

大地长期沉降n

地质条件和结构形式变化x=20.5位置处水平位移水平位移(mm)0

2468

1012140510152025x=3.5位置处水平位移水平位移(mm)0

5

1015

20

25

300510152025302.2管沟沉降变形的影响因素二、管沟保护标准与措施深度（m）深度（m）由于深基坑、高楼桩基、降水、堆载等各种卸载和加载的建筑活动对已建能源管沟的综合影响限值，须满足:n1)变形缝两侧差异沉降累计值30mmn2)每节结构整体倾斜值增量1/800n3)结构绝对竖向与水平位移增量30mmn4)结构表面出现大于0.3mm裂缝，结构变形缝、施工缝出现漏水n5)

由于建筑物垂直荷载(包括基础地下室)及降水、注浆等施工因素而引起的管沟结构外壁附加荷载运20Kpa。n6)

由于打桩振动、爆炸产生的震动管沟结构引起的峰值速度运2.5cm/秒2.3管沟保护标准——保护控制指标二、管沟保护标准与措施供能管网保护标准管沟本体保护标准n管道应力达到许用应力值的90%管沟保护管理流程管沟管理部门建设项目业主/

地下管沟的容许变位、变形量荷载的确定事前调查规划用地报批接收规划阶段技术资料提交工程与地下管沟的相对位置、地

质条件、初步设计说明书等技术资料N对策办法、保护措施方

案的研究OYES接收保护管沟设计方案委托原管沟设计单位进行技

术复核，

决定方案可行性NO提交工程施工组织设计

和拟选单位的资质条件针对意见对实施单位、

方案进行完善办理管沟监护工作的有

关手续NOSNONO接收开工报批资料对拟选的施工、监理单位进

行审核，

决定方案可行性落实管沟监护工作工程结束YE管沟报警指标n

一级报警l变形缝两侧差异沉降累计值：20mml

每节结构整体倾斜值增量：

1/1250l结构绝对竖向与水平位移增量：20mmn

二级报警l变形缝两侧差异沉降累计值：25mml

每节结构整体倾斜值增量：

1/1000l结构绝对竖向与水平位移增量：

25mmn

三级报警l变形缝两侧差异沉降累计值：30mml

每节结构整体倾斜值增量：

1/800l结构绝对竖向与水平位移增量：

30mm管网报警指标n

一级报警l

管道许用应力值的70%n

二级报警l

管道许用应力值的80%n

三级报警l

管道许用应力值的90%2.3管沟保护标准——预警保障体系二、管沟保护标准与措施根据施工特点、施工条件、挖深采取

的保护措施方案、预测对供能管沟影

响程度、变形计算位移场、应力场等形成保护管沟设计方案报地下管沟

方有关技术管理部门审核、批准选择有实施能力的施工、监理等

单位并完善施工组织设计接收地下工程本体、管沟监测数

据，

并委托原设计单位进行分析依据情况提出停工，

召开专

家会议等要求提出追加保护措施等要求实施施工与控制值比较地下工程开工报批工程是否已结束变位、变形收敛否跟踪量测根据技术复核意见进行

修改YESYESYES管

沟

保

护

措

施变形缝设置管

网

保

护

措

施金属软接头管道管材可调节支座沉降观测井接头设置控沉桩设置2.4管沟、管网保护措施二、管沟保护标准与措施3

北区能源站北区能源管沟02A地块03地块（北）03地块（南）01地块02B地块01地块06地块09地块04地块09地块05地块06地块南区能源站07-1地块05地块07-2地块08地块南区能源管沟地块编号街坊名称地块基坑支护型式与深度01D04a地下墙；基坑15.6mD05地下墙；基坑15.6m02D04b地下墙32m；基坑15.5mD06钻孔桩31m；基坑15.5m03南D16钻孔桩29m；基坑15.7m03北D15地下墙38m；基坑16.7m04D10地下墙39m；基坑16.4m05D12地下墙47m；基坑16.7m07-1D20-1地下墙33m；基坑15m07-2地下墙34m；基坑16.3m08D23钻孔桩30m；基坑17mD13钻孔桩30m；基坑17.55m三、管沟病害分析与评估3.1管沟周边地块累计：330.56mm速率：6.55mm/月三、管沟病害分析与评估3.2管沟沉降情况累计：241.31mm速率：5.68mm/月累计：229.44mm速率：7.73mm/月北区管沟沉降情况北区管沟沉降速率情况三、管沟病害分析与评估3.2管沟沉降情况三、管沟病害分析与评估3.2管沟沉降情况累计：

145.12mm速率：5.08mm/月累计：

164.70mm速率：

1.99mm/月南区管沟沉降情况累计：

52.54mm速率：0.12mm/月南区管沟沉降速率情况三、管沟病害分析与评估3.2管沟沉降情况n周边环境相对较稳定，受周边地块施工影响较小，累计沉降量最大值不超过-53.0mmn近三个月最大月平均变化量为-0.35mm，已稳定申滨路段

（数据截止2016.04）三、管沟病害分析与评估3.2管沟沉降情况n受周边1#、2#、3#地块影响，锡虹路东段、中段、西段管沟均出现了不同程度的沉降n累计沉降量最大值达到-297.66mm，位于西段管沟支管处n因地块的影响范围以及围护形式等因素不同，出现了明显的差异沉降，导致变形缝出现损伤、错台、漏水等n近三个月最大月平均变化量为-7.73mm，仍不稳定锡虹路段

（数据截止2016.04）三、管沟病害分析与评估3.2管沟沉降情况3.3管沟病害评估——病害调查统计n北区管沟结构病害较南区严重n病害类型为变形缝破损、错台、渗漏、衬砌渗漏、管墩开裂、顶管接缝张开渗漏，以变形缝错台渗漏为主n多数变形缝病害出现在管沟不同结构形式相接处，尤其是在管沟主线与支线连接处，最大错台量达到15cm，且涌水严重区段变形缝管墩压溃、

开裂衬砌渗漏顶管接缝破损错台渗漏张开渗漏北区锡虹路154申武路32苏虹路2131申滨路2支线22南区甬虹路313申滨路2舟虹路211支线123合计108168311三、管沟病害分析与评估n对管沟结构施加荷载，计算设计状态下管

沟结构受力和变形n按照现场监测数据，对管沟结构施加竖向

位移，计算当前状态下管沟结构受力和变形n当前状态下管沟结构受力均在安全范围内n变形缝处错台及接缝处张开，导致防水系

统失效，引起渗漏水3.3管沟病害评估——管沟安全分析三、管沟病害分析与评估管沟结构构件及连接的服役状态等级分级标准分级服役状态分级定义A正常性能完好B退化性能退化，但不影响正常功能C劣化性能劣化，功能受损，影响正常使用D恶化性能恶化，适用性受影响，但暂时不危及安全E危险性能严重恶化，危及安全变化速率收敛性病害等级健康状态≤0.01mm/d收敛A/BⅠC/DⅡ>0.01mm/d收敛A/BⅠC/DⅡ不收敛A/BⅢC/DⅣ3.3管沟病害评估——状态分级评定三、管沟病害分析与评估管沟健康状态等级评定标准变化速率收敛性病害等级健康状态≤0.01mm/d收敛A/BⅠC/DⅡ>0.01mm/d收敛A/BⅠC/DⅡ不收敛A/BⅢC/DⅣ3.3管沟病害评估——状态分级评定北区管沟病害状态分级三、管沟病害分析与评估变化速率收敛性病害等级健康状态≤0.01mm/d收敛A/BⅠC/DⅡ>0.01mm/d收敛A/BⅠC/DⅡ不收敛A/BⅢC/DⅣ3.3管沟病害评估——状态分级评定南区管沟病害状态分级三、管沟病害分析与评估☆0m工作井1#地块区段

工作井

2#地块区段锡虹路管网变形情况工作井☆

☆

☆区段冷水管支座热水管支座偏移脱空偏移脱空北区锡虹路211申武路21苏虹路1申滨路1南区甬虹路1申滨路舟虹路1合计3413n供能管网的支座变形主要为支座的偏移和脱空n管网病害位置与管沟差异沉降位置基本一致，管沟位移导致管网同向位移☆190m原管沟结构标高

沉降后结构标高3.4管网病害评估——病害调查统计三、管沟病害分析与评估管网应力集中点74m北区里程桩号位置最大应力容许应力（MPa）（MPa）申武路SW0+015.5~W0+069.5东侧冷水管220130西侧冷水管198SW0+133~SW0+198.5东侧冷水管108西侧冷水管108SW0+005.5~SW0+036.5东侧热水管204西侧热水管231SW0+127~SW0+149.5东侧热水管118西侧热水管72.3SW0+165.5~SW0+204东侧热水管95.6西侧热水管128苏虹路SH0+092.5~SH0+187北侧冷水管109南侧冷水管84.6SH0+092.5~SH0+133.5北侧热水管107南侧热水管174SH0+151.5~SH0+192.5北侧热水管214南侧热水管194锡虹路XH0+095~XH0+135北侧冷水管165南侧冷水管173XH0+147~XH0+214北侧冷水管210南侧冷水管227XH0+176~XH0+211.5北侧热水管210南侧热水管194XH-0-285.152~XH-215东侧热水管110西侧热水管121三、管沟病害分析与评估3.4管网病害评估——管网安全分析n

北区、南区均有局部管网应力超出安全范围南区类型里程桩号位置最大应力容许应力（MPa）（MPa）舟虹路冷水管ZH0+2.03~ZH0+43.03北侧49.5130南侧106ZH0+64.5~ZH0+109北侧110南侧112ZH0+131~

ZH0+155北侧17.4南侧17.4ZH0+179~

ZH0+209.5北侧34南侧121ZH0+235.04~

ZH0+327.5北侧176南侧76.4ZH0+338~

ZH0+398.82北侧35.7南侧32.5热水管ZH0+3.53~ZH0+43.03北侧78.4南侧86.6ZH0+64.5~ZH0+91北侧204南侧25.1ZH0+137~ZH0+155北侧79.5南侧112ZH0+173~ZH0+209.5北侧142南侧156ZH0+240.6~ZH0+320.6北侧153南侧213ZH0+342~ZH0+369.5北侧26南侧62.3甬虹路冷水管YH0+039.9~YH0+115北侧67.8南侧100YH0+185~YH0+231北侧121南侧32.5YH0+317.3~YH0+407.3北侧97.5南侧56.8热水管YH0+025.2~YH0+120北侧202南侧205YH0+134.67~YH0+169.18北侧174南侧135YH0+185~YH0+253北侧160南侧85.3YH0+276~YH0+302.5北侧116南侧8.87YH0+317.3~YH0+412.3北侧114南侧105三、管沟病害分析与评估3.4管网病害评估——管网安全分析n

北区、南区均有局部管网应力超出安全范围北区热水北区冷水南区热水n

北区热水：锡虹路中段、申武路北段、苏虹路段n

北区冷水：锡虹路中段、申武路北段n

南区热水：甬虹路段、舟虹路段n

南区冷水：无危险点3.4管网病害评估——管网超许用应力点统计三、管沟病害分析与评估4

n

坑外注浆n地块开挖对管沟支管段产生沉降影响

，对正在

基坑施工地块对应的管沟支管段进行预注浆保

护四、病害修复措施与效果4.1管沟病害处理措施

2013.12.21★★2013.12.312013.12.162013.12.192013.12.282013.12.122013.11.28区域注浆前坑外注浆后（13.12.31~14.3.2）日变化量日变化量7-1地块660.53880.291#1110.61230.22#（锡虹路）1110.371350.342#（苏虹路）2761.353170.635#580.47720.217-2#310.2410.163#北2390.122420.054.1管沟病害处理措施n

坑外注浆o

注浆的接入段沉降变化速率均已减缓，注浆达到效果。四、病害修复措施与效果沉降量mm沉降量mm4.1管沟病害处理措施n

微扰动注浆n对因地块施工严重影响管沟总管沉降范围内的总管段进行微扰动注浆抢险（1#、2#、08D13地块）四、病害修复措施与效果区域注浆前微扰动注浆后（2014.10.20~2015.2.7）日变化量（最大）日变化量（最大）1#（申武路）0.980.492#（锡虹路）0.320.242#（申武路）0.710.508#D130.220.174.1管沟病害处理措施n

微扰动注浆o

微扰动注浆实施后沉降变化速率均已减缓，

注浆达到减缓沉降的效果。四、病害修复措施与效果四、病害修复措施与效果4.1管沟病害处理措施n

静压锚杆桩n管沟部分