城市軌道交通隧道周邊地下管線變形預(yù)測研究

解青松

城市軌道交通隧道周邊地下管線變形預(yù)測研究

解青松

（南京捷鷹數(shù)碼測繪有限公司 江蘇南京 210000）

隨著我國突飛猛進(jìn)的發(fā)展，人口、車輛的隨之增多從而推進(jìn)了道路建設(shè)迅速發(fā)展，建設(shè)的速度也逐漸加快，在建設(shè)過程中難免會出現(xiàn)一些誤差導(dǎo)致建設(shè)時破壞底線管道的一類的事故時有發(fā)生發(fā)生。尤其體現(xiàn)在軌道建設(shè)和隧道建設(shè)的過程里，由于建設(shè)中對周圍巖石、地表等就行挖掘，這無形中就給周圍管線造成了無形的壓力導(dǎo)致管道變形、損壞，造成不必要的損失。所以在道路建設(shè)中地下管線的安全問題逐步得到人們的重視。

城市軌道；交通隧道；管線變形；研究

隨著我國社會飛速發(fā)展，交通路線逐漸增多，道路的建設(shè)也逐漸增加。輕軌、地鐵等一些地下線路的擴(kuò)建也逐步走上正軌，在這一類的建設(shè)工程中一般工程量都很大建設(shè)周期較短，分布區(qū)域也相對廣泛。并且施工環(huán)境與地理條件都很復(fù)雜，部分區(qū)域的地下管線分布非常的密集，這在工程建設(shè)中難免會造成對底線管線的破壞嚴(yán)重者會發(fā)生重大的工程事故導(dǎo)致?lián)p失的發(fā)生。這會的造成地下管線無法正常的能源傳輸使用，所以在工程建設(shè)中繼要保證工程工期質(zhì)量，又要保證周邊地下管線的安全。這關(guān)鍵問題需要我們深思。

1 隧道工程實施過程中對地下管線的影響

地下管線具備給城市提供水。煤氣、電。通訊等日常生活工作中的主要能源，地鐵、道路等建設(shè)的過程中會改變地層巖土的環(huán)境，這會相應(yīng)的改變地下管線的原有平衡狀，這就在很大的程度上改變了地下管線的受力狀態(tài)。當(dāng)?shù)叵鹿芫€的變形超過所能所承受的限度這會導(dǎo)致管線的構(gòu)成破壞而無法使用，這也大大的影響了城市的生產(chǎn)和居民的生活。為了保證地鐵工程建設(shè)中周圍的安全，需要實時跟蹤施工情況避免管錢破壞的風(fēng)險，充分的利用現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，開展管線安全定量計算、預(yù)測和評估，確定決策和整治辦法，是確保地下管線在工程建設(shè)中安全的主要途徑。地鐵隧道建設(shè)施工中由于屬于在地下進(jìn)行作業(yè)，這會引起土體的卸載作用，通過維護(hù)結(jié)構(gòu)雖然可以起到支撐的作用，但是在實地操作中開挖面四周的土體會因為應(yīng)力的松弛需要向開挖地或隧道空間的膨脹，從而產(chǎn)生地層損失。地層的損失會引起地層的變形，這會間接的導(dǎo)致地下管線的變形。地鐵與隧道的建設(shè)中主要以礦山法和盾構(gòu)法為主，在工程實施中難免會造成地質(zhì)土體變形，這就間接的導(dǎo)致地下管線的變形。地下管線一般可以承受一定的壓力，城市管線埋深較淺，內(nèi)部壓力和外部壓力儀器的徑向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力相對較小，其小于抗拉、抗壓強(qiáng)度，隧道工程建設(shè)對管線影響不高，在隧道工程建設(shè)中一般只需要考慮管線基礎(chǔ)不均勻沉降在管線中引起的縱向彎曲和接頭的開裂這方面的問題。隧道工程中地形變形會造成鋼性管線上出現(xiàn)彎矩，管線的材質(zhì)不同管線所受彎矩與隧道的位置具有一定關(guān)系。管線的彎矩和其抗地層變形的能力收接頭的位置和類型等影響。柔性管線由多個管道經(jīng)過橡膠圈連接形成承插接口管道，管道本身剛度較大不易變形，豎向變形是由鄰接口出的相對轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)。管線兩端通過工作井、支墩設(shè)施約束導(dǎo)致管線移位，穩(wěn)定后中間段均勻沉降，這表明敷設(shè)于同種地質(zhì)中的管線來說，管線的不均勻沉降的兩個相鄰管道之間存在相等的相對轉(zhuǎn)角。而通訊電和電纜等管線材質(zhì)相對柔軟時自身可隨著地層變化規(guī)律出現(xiàn)整體的變形。地下管線會隨著地層變化而變形，根據(jù)管線的自身剛度的作用，變形的程度比下部地形偏小。這就可以很好的說明管線變形的特點。

2 實施預(yù)測管理地下管線

假如把城市擬人化，那么地下管線就好比我們的“血管”與“神經(jīng)系統(tǒng)”。在日常生活工作中提供著水、電、污水、燃?xì)?、工業(yè)、網(wǎng)絡(luò)等重要能源。這些線路形成了一個繁瑣復(fù)雜的地下管線網(wǎng)絡(luò)。在道路建設(shè)工程中要著重注意底線管線的安全問題，施工前必須做好地下管線進(jìn)行變形預(yù)測，準(zhǔn)確的核實其影響的程度，并做好應(yīng)急保護(hù)措施。在隧道工程的開展中而引起的地下管線的變形主要取決于管線與土體的相對剛度。目前研究的主要方面是地下管線的縱向彎曲變形，預(yù)測方法也即估算管線的彎曲變形。可以通過對管線變形數(shù)值模擬的方法，數(shù)據(jù)模擬管線變形的方法是經(jīng)過多國學(xué)者的諸多試驗，采用各類數(shù)值模擬程序來分析隧道開完對管線的影響，經(jīng)過多重方面考慮，包含隧道、地質(zhì)條件、管線材料、集合位置地理關(guān)系等等，取得了具有指導(dǎo)意義的結(jié)論。通過常規(guī)測量方法和間接測量方法，也可以通過地下管道探測儀對其施工區(qū)域或可能施工區(qū)域進(jìn)行檢測，地下管線探測儀可以在不破壞地面覆土的情況下，可以快速準(zhǔn)確的探測出地下自來金屬管道、非金屬管道查明地下管線的平面位置、走向、深埋（高程）、規(guī)格、性質(zhì)、材質(zhì)。繪制地下關(guān)線圖，并結(jié)合理論、計算、模型試驗和一些相關(guān)數(shù)據(jù)模擬，這樣可以保護(hù)地下已有的管線，預(yù)防施工過程中造成對管線的破壞，地下管線探測儀是基建的必備儀器。

3 工程建設(shè)中針對預(yù)防地下管線變形策略

在城市道路建設(shè)中工程周邊地下的管線剛度較大時，可以在地層之間出現(xiàn)脫空的章臺，針對重要的管線進(jìn)行監(jiān)測管體和周圍土體的變形情況，就行事實工程監(jiān)督，根據(jù)事實信息進(jìn)行管線的合理處理。地層的移動規(guī)律會造成地下管線的變形，管定沉降斷面曲線具有幾跟高斯分布相同的特點，這樣可以通過相應(yīng)公式來結(jié)算管線的沉降。探測儀三維數(shù)據(jù)模擬結(jié)果證明，隧道的水平下穿，會引起地下管線沉降加大，如缺乏工作經(jīng)驗可以有垂直下船的情況下橫向沉降槽參數(shù)進(jìn)行基本估算。針對地表沉降公式進(jìn)行修正，確立管線沉降預(yù)測公式，通過參數(shù)來進(jìn)行地下管線的沉降計算。對于剛性管線縱向應(yīng)變來進(jìn)行計算公式修正，根據(jù)地下管線沉降槽參數(shù)來預(yù)測管線自身的應(yīng)變，柔性的管線街頭附加轉(zhuǎn)角和街頭脫開的變形的計算公式也可以通過類似的修正。

4 地下管線變形

總結(jié)：

當(dāng)今社會發(fā)展飛速，道路建設(shè)也隨之加快，隨著我國道路建設(shè)迅速發(fā)展，建設(shè)的速度也逐漸加快，而城市建設(shè)中地下的管線就好比人身上的神經(jīng)與血管，它為我們輸送這水、煤氣、電等生活工作中的主要能源。近年來由于各區(qū)域的道路建設(shè)工程較多，引起了很多道路塌陷、管線爆裂、城市內(nèi)澇等嚴(yán)重工程事故。是由于對地下的管線信息沒有實時進(jìn)行排查掌握而造成的。怎樣去避免這一嚴(yán)重問題。在工程建設(shè)中需要避免這類不必要的損失，工程實施中會造成地質(zhì)土體變形，這就間接的導(dǎo)致地下管線的變形。地下管線一般情況下可以承受一定的壓力，如果不稍有注意就會造成管線的斷裂而形成損失，當(dāng)代的工程建設(shè)一般以隧道的建設(shè)中主要以礦山法和盾構(gòu)法為主，為了避免這一類狀況的發(fā)生，在建設(shè)工程中需要就行提前計算，探測來確定地下管線的材質(zhì)與分布模式。這樣可以減少地下管線在工程建設(shè)中的安全避免了不必要的麻煩。所以在日常的工程建設(shè)中針對底線管線的重視是非常重要的。

[1]向衛(wèi)國，胡云龍.隧道開挖引起地下管線變形的數(shù)值分析及其應(yīng)用[J].城市軌道交通研究，2014，17（2）：80～85.

[2]谷拴成，賀恒煒，茹國鋒，等.地鐵隧道工程開挖過程中地下管線的受力情況分析[J].城市軌道交通研究，2015，18（5）：14～18，23.

[3]王志斌.地鐵隧道施工建設(shè)影響及防護(hù)淺談[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（16）：2321～2322.

[4]李挺.城市隧道施工引起的地層變形規(guī)律[J].裝飾裝修天地，2015（10）：237.

TU990.3

A

1004-7344（2016）27-0155-01

2016-9-12