随着城市地下空间开发日益趋于立体化和网络化，新建地下工程穿越既有地下设施的现象日渐普遍。地下工程的穿越施工，除面临着常规地下工程建设所面临的安全风险外，尚需面临穿越节点既有设施的安全管控风险。如对既有设施的安全性态管控不力，很可能导致巨大的损失或者灾难性的事故。

尤其对于大型地下雨水管网而言，其分布具有普遍性和深埋性，且一般大型的雨水主管线多分布于交通主干道，地下空间网络化建设下穿既有雨水管网的概率极高。从土力学特性而言，节点的下穿越，势必导致原状土体的应力场、渗流场发生改变，进而引发土体的位移场产生随动响应变化，最终造成深埋于土体中的既有地下雨水管网的被动变位，导致穿越施工存在巨大的安全隐患。因此，下穿既有雨水管网施工，运行中的管线稳定性、安全性的控制至关重要，稍有不慎就可能导致严重的安全事故。

1.现有量测方法的不足

目前，下穿节点施工，对隐蔽性的深埋既有雨水管网的安全状态掌控，均采用人工间接法进行监测，通过布置于地表的深埋间接点的变形来间接表征雨水管线的变形，并进而评价既有雨水管道的安全性态。人工间接点监测法，虽然对地下工程穿越施工的安全监控具有一定参考性，但也存在诸多不足：

1）地表间接点，受路面结构层的承载特性影响，难以直接、如实反映深层土体、深埋管线的实际变位及发展趋势；

2）深埋雨水管线的间接点布置，需在既有交通干道上钻孔、浇筑混凝土设点，受干道交通的影响较大；

3）深埋雨水管的变位，经过上覆土体反映至间接监测点时，受土体变形滞后效应影响，难以及时得到测量；

4）地表间接点受管线上覆土体塑性变形影响，不足以如实反映运行管线的变位；

5）人工测试间隔时间长，测试受既有交通、天气等条件的影响较大，难以实现连续、高频率监测，对管线的安全评价存在时间盲区。间接点监测方法存在的不足，为雨水管网的安全评估埋下了极大隐患，迫切需要开发新型、连续、直接测量深埋地下管线变位的测试方法。

2.方法原理

深埋运行雨水管道变位的刚性内撑基准法测试方法，通过在雨水管道内部设置水下节段组合式内撑基准架，并通过机械螺旋式顶撑紧固机构使得内撑基准架牢靠安装于管道内壁，与雨水管节形成刚性体同步变形。然后在内撑基准架上安装竖向位移传感器，量测雨水管道的竖向变形；通过在监测雨水管网范围的两端部内撑基准架间安装、张拉、紧固纵向预应力钢绞线，形成稳定的水平位移基准，在各内撑基准架与预应力钢绞线水平位移基准间安装水平位移传感器，测量深埋雨水管道相对于水平位移基准的相对水平位移；安装、紧固水平位移基准的内撑基准架设置穿心液压张紧机构，适时进行张紧预应力补偿，确保水平位移基准的稳定性。测试原理见图1。

图1 测试原理

3.内撑基准架设计

内撑基准架要在监测的雨水管道内部形成测试基准，其稳定性、可靠性、安装便捷性是关键。整体内撑基准架由基准架架体、顶升紧固机构、传感器安装平台等组成。

3.1内撑基准架架体设计

内撑基准架采用四立杆设计，保障在水流冲刷作用下架体的整体稳定性。由于内径1800mm的原状雨水管在埋设完成承受覆土荷载后，竖向会产生扁曲变形，为保证基准架可顺利竖起安装，架体的总高度设计为1556mm；4根立杆分别在距底部活络压板栓接孔156mm、1400mm位置通过水平平面刚架栓接，形成整体稳定体系，如图2所示。考虑到人工搬运、水下安装的便捷性，竖向立杆设计为节段式的构造，每根立杆分割为3段，通过螺纹间隙配合插接予以连接。

3.2内撑基准架顶升紧固机构设计

综合考量内撑基准架的安装快捷性、机构的简易性、水下工作的可靠性，顶升紧固机构设计为机械螺旋式。螺旋长度为250mm，有效旋出长度125mm。安装时，拼接后的立杆人工旋出增高，通过活络压板、橡胶止滑垫牢靠固定于管道内壁。顶升紧固机构见图3。

3.3内撑基准架传感器安装平台设计

传感器安装平台与内撑基准架的水平稳定刚架同步设计，而安装平台同时兼做稳定平面刚架。通常，非汛期雨水管管内水位约为1/3～1/2高度，为便于管内的安装操作，传感器安装平台设置于距底部活络压板栓接孔846mm高度位置，这样传感器的安装、调试均在水位以上完成。竖向位移传感器安装于传感器安装平台，水平位移传感器通过抱箍安装于内撑基准架立杆，距底部活络压板栓接孔1300mm高度位置。

图2 内撑基准架架体设计

图3 顶升紧固机构示意

4.自动测试系统设计

雨水管常年处于有水状态，测试人员无法频繁出入雨水管内部进行测试和数据采集。因此，本系统数据采集采用自动采集模式，各传感器1-3=1-1*9/10+2*9-7=3的数据通过数据线进入数据采集模块，后经无线传输模块发射至数据终端进行后台处理。数据采集系统见图4。

图4 数据采集系统示意

5.预期效果

深埋运行雨水管道变位的刚性内撑基准法测试方法，可实现新建地下工程穿越既有雨水管网过程中，对深埋地下管道结构变形的内部进行直接、连续量测，监测数据自动采集，测试数据无线传输至数据终端，为运行管道安全性态的后台快速评估提供了及时、翔实、可靠的数据依据，可克服人工间接量测法测试数据量少、数据间隔时间长、数据准确性低、测试受外部干扰大等缺陷，为工程实践中穿越节点的安全风险管控提供了可靠的管控手段。