地鐵隧道施工對(duì)地下管線的影響

胡義強(qiáng) / 中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司

地鐵隧道施工對(duì)地下管線的影響

胡義強(qiáng) / 中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司

隨著城市化進(jìn)程的加快，交通方面也有著很大進(jìn)步，地鐵交通成為環(huán)節(jié)城市人口交通壓力的重要舉措。在地鐵隧道施工過程中，涉及到的內(nèi)容比較多，施工對(duì)地下管線的質(zhì)量也有著很大影響。本文主要就地鐵隧道施工中地下管線控制的標(biāo)準(zhǔn)及影響機(jī)理加以分析，然后對(duì)地下管線受力變形情況和安全判別進(jìn)行闡述，最后對(duì)地下管線的具體影響詳細(xì)探究，希望能通過此次研究分析，對(duì)地鐵隧道的施工水平提高起到積極促進(jìn)作用。

地鐵隧道；地下管線；影響

引言

近些年我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平有了大幅度提高，城市建設(shè)發(fā)展也比較迅速，地鐵交通在經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下也逐漸完善化。地鐵建設(shè)中隧道施工是比較重要的環(huán)節(jié)，在這一施工過程中涉及到的內(nèi)容比較多，對(duì)地下管線的影響也比較大。通過從理論上對(duì)地鐵隧道施工下的地下管線影響分析研究，就能為實(shí)際實(shí)際的安全性以及質(zhì)量提高打下基礎(chǔ)。

1.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

1.1 地鐵隧道施工中地下管線控制的標(biāo)準(zhǔn)分析

地鐵隧道施工過程中的管線控制需要按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，按照這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施，才能保障施工的質(zhì)量保障。其中在管線沉降控制的標(biāo)準(zhǔn)方面，在管線兩接頭間局部?jī)A斜不能超過b/1000（b 為管節(jié)長(zhǎng)度）；管節(jié)受彎應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)，在管節(jié)當(dāng)中縱向彎曲應(yīng)力對(duì)管線受力起到控制作用，所以管節(jié)中的彎曲應(yīng)力就要小于容許值[1]。管接縫張開值控制標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)管線接頭轉(zhuǎn)動(dòng)的角度或接縫張開值小于允許值時(shí)，管道接頭處于安全狀態(tài)，否則，也將產(chǎn)生泄漏或破壞，影響使用。通過對(duì)這些控制標(biāo)準(zhǔn)的遵循，就能保障地下管線在地鐵隧道施工中的安全完整性。

1.2 地鐵隧道施工中對(duì)地下管線影響的機(jī)理分析

地鐵隧道施工過程中，會(huì)對(duì)地下管線造成相應(yīng)的影響，地下管線的剛度會(huì)比土體的剛度大，在進(jìn)行隧道施工中會(huì)引起地層運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)的土體位移，地下管線錨固區(qū)土體會(huì)限制管線位移。在具體的施工中所引起的地層位移在地下管線作用下會(huì)帶來諸多的變化，主要體現(xiàn)在對(duì)管線縱向彎曲會(huì)造成影響。以及在地下管線受到對(duì)到施工影響下，造成管線較大豎向位移，會(huì)造成管線的橫向彎曲。在施工中的土體發(fā)生了位移的時(shí)候，對(duì)管線影響和隧道軸線以及管線相對(duì)位置有著關(guān)系，在管線和隧道開挖方向平行以及垂直的時(shí)候是影響最為明顯的[2]。而有的地鐵施工中，有的不會(huì)造成地下管線破壞，但是在土體的位移情況下，如果有大荷載交通車輛行駛以及很大溫差因素影響，就會(huì)造成管線的損壞。

2.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

2.1 地鐵隧道施工對(duì)地下管線受力變形情況分析

在對(duì)地鐵隧道施工過程中，受到多方面因素影響，也會(huì)對(duì)地下管線造成影響，造成管線受力變形等。地下管線和隧道開挖方向正交的時(shí)候，在受力的情況是比較不利的。在通過橢圓形土體移動(dòng)平面的應(yīng)用時(shí)，提出用于估算不排水條件下，由于土體損失引起的任意位置土體位移解，在對(duì)Loganathan的公式應(yīng)用后，就能有助于地下管線受力變形的計(jì)算。通過這一公式應(yīng)用就可對(duì)管線受力變形進(jìn)行計(jì)算，在公式當(dāng)中的 R為掘進(jìn)機(jī)半徑;h為隧道軸線埋深，z為距離地面的垂直深度,由地面向下為正，x為距離隧道軸線的橫向水平距離，μ為土體的泊松比，ε0為不排水土體損失率[3]。

2.2 地鐵隧道施工中地下管線安全判別分析

地鐵隧道施工過程中地下管線的安全判別，需要采取科學(xué)的方法進(jìn)行應(yīng)用，通過剛性管線應(yīng)力安全性判別方法的應(yīng)用，對(duì)實(shí)際問題的解決就比較有利。剛性的管線縱向彎曲應(yīng)力對(duì)管線受力能起到有效控制作用。而在管線的彎曲應(yīng)力大于容許值的時(shí)候，就會(huì)容易出現(xiàn)斷裂以及泄漏質(zhì)量問題[4]。另外，通過承插接口管線接縫張開值的判別方法應(yīng)用也比較重要，管線接頭轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以及接縫張開值比允許值小的時(shí)候，管道接口就比較安全，大于允許值就會(huì)出現(xiàn)管節(jié)脫開的質(zhì)量問題，對(duì)管線的正常使用就會(huì)產(chǎn)生影響。

2.3 地鐵隧道施工中對(duì)地下管線的具體影響分析

地鐵隧道施工過程中，對(duì)地下管線的影響因素比較多，其中隧道的斷面大小以及埋深會(huì)直接影響地下管線的安全性。具體隧道施工過程中，推進(jìn)力以及開挖面到管線的距離，以及注漿程度都會(huì)影響地下管線的完整性。在地鐵隧道施工中，多數(shù)是采取的盾構(gòu)法，這一施工方法的應(yīng)用就對(duì)周邊土體的原有應(yīng)力造成了破壞，土體會(huì)因此而發(fā)生位移，這樣就會(huì)帶動(dòng)相鄰地下管線發(fā)生位移的現(xiàn)象。在對(duì)這一影響研究過程中，通過三維數(shù)值模擬進(jìn)行分析就能明確看出，施工中的推進(jìn)力對(duì)管線位移造成的影響是比較明顯的。盾構(gòu)開挖面到地下管線不同距離對(duì)地下管線影響也呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)化狀態(tài)。在盾構(gòu)工作面在地下管線的前方時(shí)候，地下管線就會(huì)隨著盾構(gòu)的推進(jìn)力所增大，豎向以及水平位移就比較明顯的呈現(xiàn)[5]。在盾構(gòu)達(dá)到了地下管線時(shí)，推進(jìn)力變化位移不發(fā)生變化，刀盤推進(jìn)力對(duì)上方位移的影響不是很大。在盾構(gòu)穿過了地下管線的時(shí)候，管線就會(huì)受到推動(dòng)力因素影響而快速回落，在這一過程中就會(huì)使得應(yīng)力相對(duì)集中，管線也比較容易發(fā)生破壞。

再者，地鐵隧道施工中對(duì)地下管線的影響中，管線的接頭類型以及和隧道相對(duì)位置的影響也比較突出。施工中管線接頭的類型以及管線和隧道相對(duì)位置比較多樣化。有的管線是垂直以及平行隧道軸線的彎矩圖，這就能看到對(duì)到上方曲率最大是不利的位置。在管線的接頭方面就要最大化避免出現(xiàn)這一位置，保障管線的安全性。

隧道施工過程中的低下管線影響中，土體的類型以及管線材料也會(huì)對(duì)其完整性產(chǎn)生影響。土體類型和管材不同在管線變形以及位移中，就要采取不同理論實(shí)施分析，在管線周圍土體剛度以及管線剛度在統(tǒng)一數(shù)量級(jí)的時(shí)候，就可通過支護(hù)以及土體和管線耦合作用分析模型進(jìn)行應(yīng)用。土體剛度比管線小的時(shí)候就要通過結(jié)構(gòu)模型分析方法加以應(yīng)用，其中的彈性地基梁就是比較典型的分析應(yīng)用方法。

通過這些層面的影響分析研究，就能為實(shí)際的問題解決提供支持，對(duì)這些影響就要采取針對(duì)性的措施加以應(yīng)對(duì)。在具體的隧道施工中有著很大復(fù)雜性，所以影響因素也比較多，要結(jié)合實(shí)際對(duì)消除影響因素的措施進(jìn)行優(yōu)化應(yīng)用。要加強(qiáng)地下管線的保護(hù)，在措施實(shí)施上能多樣化呈現(xiàn)，盡量減少隧道施工引起地下管線平面處的土體位移，從而最大可能的減少地下管線應(yīng)力以及位移。通過土體加固方法以及隔離法的應(yīng)用進(jìn)行綜合性應(yīng)用，土體加固方法的應(yīng)用是施工前對(duì)地下管線和施工區(qū)間土體實(shí)施注漿加固措施實(shí)施。而在隔離方法的應(yīng)用上，就是設(shè)施樹根樁以及攪拌樁等，對(duì)管線周邊土體位移加強(qiáng)限制。還可通過信息化的施工方法應(yīng)用，在施工前的各項(xiàng)參數(shù)全面掌握，以及通過信息化技術(shù)應(yīng)用來預(yù)測(cè)下一階段和最后階段施工狀態(tài)，及時(shí)性對(duì)施工方案修改，這樣就能有助于經(jīng)濟(jì)效益的提高。

3.結(jié)語

綜上所述，城市化迅速發(fā)展過程中，通過對(duì)地鐵隧道的施工，保障地下管線的質(zhì)量安全，就有利于施工質(zhì)量提高。從理論層面對(duì)地鐵隧道施工中地下管線的控制標(biāo)準(zhǔn)，以及管線的安全判別和具體的影響因素分析、保障措施等層面的研究，就能為實(shí)際施工安全性打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

[1] 駱建軍,張頂立,王夢(mèng)恕,張成平. 北京地鐵暗挖車站施工對(duì)管線的影響分析[J]. 鐵道學(xué)報(bào). 2015(05)

[2] 袁正輝,賀美德. 地鐵隧道施工對(duì)地下管線的影響[J]. 市政技術(shù). 2014(05)

[3] 畢繼紅,劉偉,江志峰. 隧道開挖對(duì)地下管線的影響分析[J].巖土力學(xué). 2015(08)

[4] 王霆,劉維寧,李興高,何海健. 地鐵施工影響鄰近管線的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 中國(guó)鐵道科學(xué). 2015(06)

[5] 駱建軍,張頂立,王夢(mèng)恕,張成平. 地鐵施工對(duì)管線的影響[J]. 中國(guó)鐵道科學(xué). 2015(06)