城市地鐵隧道施工對管線的影響研究

趙亞杰 劉鳳洲/濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司

城市地鐵隧道施工對管線的影響研究

趙亞杰 劉鳳洲/濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司

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，施工對地下管線的質(zhì)量也有很大的影響。文章對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。

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，隧道施工是一個重要環(huán)節(jié)，在施工過程中涉及的內(nèi)容比較多，對地下管線的影響相對較大。城市地鐵工程開挖的影響在相鄰的管道是一個關(guān)鍵和難點(diǎn)。在地鐵項目中,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)地下管線的安全項目,已成為一個重要的問題需要解決在城市地鐵項目。解決這個問題的關(guān)鍵首先是能夠預(yù)測正確的管道應(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)對其進(jìn)行安全評價,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)：管道連接兩個局部傾角不能大于b/1000(b為管段長度)。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，管接頭處于安全狀態(tài)，否則會產(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）地鐵隧道施工中對地下管線影響的機(jī)理分析

在地鐵隧道的施工過程中，對地下管線也產(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)的土層移動位移，地下管線將限制錨固區(qū)管道位移?；炷潦┕ひ鸬牡貙游灰?，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，管道和隧道軸線的影響以及管道與隧道開挖之間的相對位置，當(dāng)影響最為明顯時，則發(fā)生位移。如在地鐵建設(shè)時，可能在施工階段不會對地下管道造成直接的破壞，但是在施工中后期會導(dǎo)致土壤逐漸出現(xiàn)位移，這種位移帶來的荷載就會逐漸的對管道產(chǎn)生損害。

二、地鐵隧道施工對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，在受力的狀況是不利的。在橢圓形土體運(yùn)動平面應(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Loganathan公式運(yùn)用之后，可以幫助計算地下管道的變形。經(jīng)過該公式運(yùn)用就能計算管道的應(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)方法對地下管線進(jìn)行安全識別。通過對剛性管道應(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，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管道進(jìn)行遮蔽，這種方法雖然避免了對管道產(chǎn)生直接傷害，但是后期的土層位移依然會影響到管道的安全。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地下管線的影響是動態(tài)的。當(dāng)盾構(gòu)面在地下管道前時，隨著盾構(gòu)面的推力增大，影響到的地下管道數(shù)量將會增加，而豎向和水平位移將會更加明顯。當(dāng)護(hù)盾到達(dá)地下管道時，推力的位移不變，而角鐵的驅(qū)動力對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，管道將在短時間內(nèi)受到土層快速下移的壓力影響，在這個過程中會使壓力相對集中，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位置也更加突出。管道的類型和管道和隧道的相對位置在結(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，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.通過對這些層次的分析以及研究，可以對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，通過對地鐵隧道的建設(shè)，保護(hù)地下管線的質(zhì)量和安全，對提高施工質(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)際施工提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

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