城市地鐵隧道施工對(duì)管線的影響研究

趙亞杰+劉鳳洲

【摘 要】隨著城市化進(jìn)程的加快，交通也取得了很大的進(jìn)步。地鐵交通已經(jīng)成為連接城市人口和交通壓力的重要手段之一。在地鐵隧道施工過程中，所涉及到的內(nèi)容也比較繁多，施工對(duì)地下管線的質(zhì)量也有很大的影響。文章對(duì)地鐵隧道施工地下管線的控制機(jī)制標(biāo)準(zhǔn)和地下管線的影響進(jìn)行分析，然后對(duì)地下管線的變形情況和安全標(biāo)準(zhǔn)的判別進(jìn)行闡述，最后對(duì)地下管線的影響調(diào)查，希望通過這次研究，地鐵隧道的建設(shè)水平的提高起到了積極的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】地鐵隧道；地下管線；影響

引言

近些年來，中國的經(jīng)濟(jì)水平得到了極大的改善，隨著城市建設(shè)迅速的發(fā)展，地鐵交通也在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下逐漸完善。在地鐵施工過程中，隧道施工是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在施工過程中涉及的內(nèi)容比較多，對(duì)地下管線的影響相對(duì)較大。城市地鐵工程開挖的影響在相鄰的管道是一個(gè)關(guān)鍵和難點(diǎn)。在地鐵項(xiàng)目中，怎樣在開挖過程中預(yù)防崩塌，有效地控制開挖引起的地面沉降，為了保護(hù)地下管線的安全項(xiàng)目，已成為一個(gè)重要的問題需要解決在城市地鐵項(xiàng)目。解決這個(gè)問題的關(guān)鍵首先是能夠預(yù)測(cè)正確的管道應(yīng)力和變形在施工之前，考慮管道功能的因素，埋設(shè)時(shí)間、材料、結(jié)構(gòu)等眾多因素，憑 借現(xiàn)有管道的控制標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，地鐵建設(shè)的定量影響掌握管道，為了使技術(shù)決策和應(yīng)急措施是合理的建設(shè)。通過地鐵隧道施工中地下管道的理論分析，為實(shí)際的安全性和質(zhì)量提高奠定了基礎(chǔ)。

一、地鐵隧道施工中地下管線控制的標(biāo)準(zhǔn)及影響機(jī)理分析

（一）地鐵隧道施工中地下管線控制的標(biāo)準(zhǔn)分析

為了保證施工的質(zhì)量，地鐵隧道施工中管道的控制應(yīng)按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，方能確保施工的質(zhì)量。

管道內(nèi)的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)：管道連接兩個(gè)局部?jī)A角不能大于b/1000（b為管段長(zhǎng)度）。管接頭開式值控制標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)管接頭旋轉(zhuǎn)角度或接頭開口值小于容許值時(shí)，管接頭處于安全狀態(tài)，否則會(huì)產(chǎn)生泄漏或損壞，影響使用。通過制定和落實(shí)上述控制標(biāo)準(zhǔn)，可以保證地鐵隧道施工中地下管線的安全性和完整性。

（二）地鐵隧道施工中對(duì)地下管線影響的機(jī)理分析

在地鐵隧道的施工過程中，對(duì)地下管線也產(chǎn)生了相應(yīng)的影響，地下管線剛度超過土體剛度，隧道施工將導(dǎo)致土層內(nèi)的土層移動(dòng)位移，地下管線將限制錨固區(qū)管道位移。混凝土施工引起的地層位移，將在地下管道的作用下產(chǎn)生許多變化，主要體現(xiàn)在管道縱向彎曲的影響。在地下管線對(duì)施工的影響下，管道的豎向位移較大，導(dǎo)致管道橫向彎曲。在施工過程中，當(dāng)土體在施工時(shí)，管道和隧道軸線的影響以及管道與隧道開挖之間的相對(duì)位置，當(dāng)影響最為明顯時(shí)，則發(fā)生位移。如在地鐵建設(shè)時(shí)，可能在施工階段不會(huì)對(duì)地下管道造成直接的破壞，但是在施工中后期會(huì)導(dǎo)致土壤逐漸出現(xiàn)位移，這種位移帶來的荷載就會(huì)逐漸的對(duì)管道產(chǎn)生損害。

二、地鐵隧道施工對(duì)地下管線受力變形情況和安全判別和具體影響

（一）地鐵隧道施工對(duì)地下管線受力變形情況分析

在地鐵隧道施工過程中，它受到許多因素的影響，也會(huì)影響到地下管道，導(dǎo)致管道應(yīng)力和變形。當(dāng)[巷道 改為隧道]隧道掘進(jìn)方向與巷道的開挖方向正交時(shí)，在受力的狀況是不利的。在橢圓形土體運(yùn)動(dòng)平面應(yīng)用中，提出了一種估算無排水條件的方法，由于土壤流失所引起的任何位置土體位移解，在對(duì)Loganathan公式運(yùn)用之后，可以幫助計(jì)算地下管道的變形。經(jīng)過該公式運(yùn)用就能計(jì)算管道的應(yīng)力變形。

（二）地鐵隧道施工中地下管線安全判別分析

在地鐵隧道施工過程中，必須采用科學(xué)方法對(duì)地下管線進(jìn)行安全識(shí)別。通過對(duì)剛性管道應(yīng)力判別法的應(yīng)用，更有利于解決實(shí)際問題。剛性管道的縱向彎曲應(yīng)力在控制管道應(yīng)力方面起著重要作用。當(dāng)管道的彎曲應(yīng)力大于允許值時(shí)，很容易發(fā)生破壞和泄漏質(zhì)量問題。

（三）地鐵隧道施工中對(duì)地下管線的具體影響分析

1.地鐵隧道施工過程中，有許多影響地下管線的因素，其中斷面尺寸和隧道埋深直接影響到地下管線的安全。在隧道施工過程中，開挖面與管道的距離和注漿程度將影響到地下管線的完整性。在地鐵隧道施工中，大部分采用的方法都是對(duì)管道進(jìn)行遮蔽，這種方法雖然避免了對(duì)管道產(chǎn)生直接傷害，但是后期的土層位移依然會(huì)影響到管道的安全。在研究影響的過程中，通過三維數(shù)值分析，可以很明顯地看出，由沖擊造成的管道位移極為明顯。

2.地盾與隧道表面之間的距離對(duì)地下管線的影響是動(dòng)態(tài)的。當(dāng)盾構(gòu)面在地下管道前時(shí)，隨著盾構(gòu)面的推力增大，影響到的地下管道數(shù)量將會(huì)增加，而豎向和水平位移將會(huì)更加明顯。當(dāng)護(hù)盾到達(dá)地下管道時(shí)，推力的位移不變，而角鐵的驅(qū)動(dòng)力對(duì)頂部的位移沒有多大影響。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)通過地下管道時(shí)，管道將在短時(shí)間內(nèi)受到土層快速下移的壓力影響，在這個(gè)過程中會(huì)使壓力相對(duì)集中，管道也容易受到破壞。

3.此外，管道聯(lián)合類型的影響以及隧道在地鐵隧道施工中的相對(duì)位置也更加突出。管道的類型和管道和隧道的相對(duì)位置在結(jié)構(gòu)上是多樣化的。一些直線與隧道彎矩圖的軸線垂直平行，在曲率的頂部可以看到，這是最不利的位置。在管道的連接方面就需要最大化避免出現(xiàn)這個(gè)位置，以確保管道的安全。

4.在隧道施工過程中，土體類型和管道材料將影響管道的完整性。管道變形和位移的土體類型及不同管道，應(yīng)采用不同的理論分析，通過支護(hù)、土體和管道耦合分析模型來應(yīng)用。當(dāng)土剛度小于管道時(shí)，應(yīng)采用結(jié)構(gòu)模型分析方法，彈性地基梁是典型的分析和應(yīng)用方法。

5.通過對(duì)這些層次的分析以及研究，可以對(duì)解決地鐵隧道施工帶來的管道影響提供一定的借鑒與幫助，在實(shí)際的施工過程中，影響到土層變化和管道安全的因素是非常多的，但最主要的因素就是施工引起的地層位移，因此要在施工過程中采取多樣化的措施，減少地下管線隧道施工造成的土體位移，從而最大程度地減少地下管線的應(yīng)力和位移。通過綜合應(yīng)用土層加固方法和隔震方法，實(shí)現(xiàn)施工前地下管線和施工段的加固。在隔離法的應(yīng)用中，主要是利用設(shè)施、根樁和混合樁限制周圍土體的位移。

三、結(jié)語

總而言之，在城市化快速發(fā)展的過程中，通過對(duì)地鐵隧道的建設(shè)，保護(hù)地下管線的質(zhì)量和安全，對(duì)提高施工質(zhì)量是非常有幫助的。從理論水平、研究水平和管道安全效果及判別因素分析等方面對(duì)地鐵隧道施工的地下管線控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，為實(shí)際施工提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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