盾構(gòu)法施工中地下管線沉降監(jiān)測(cè)與數(shù)值模擬分析

黃明

摘 要 在進(jìn)行地鐵施工時(shí)常常會(huì)對(duì)地下的管線造成相關(guān)影響，用盾構(gòu)法進(jìn)行施工引起地下管線沉降規(guī)律及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，檢測(cè)盾構(gòu)施工對(duì)地下管線變形的影響。本文根據(jù)盾構(gòu)法施工，地下管線沉降監(jiān)測(cè)與數(shù)值模擬進(jìn)行了相關(guān)分析與探討，希望能夠?qū)Φ叵率┕すこ烫峁┫嚓P(guān)幫助。

關(guān)鍵詞 盾構(gòu)法 地下管線 檢測(cè) 數(shù)據(jù)模擬

中圖分類號(hào)：TU17文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

城市地下遍布各種管道，在進(jìn)行施工時(shí)會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生相關(guān)影響，從而引起管道變形等問題，不僅會(huì)影響整體工程的進(jìn)度，還會(huì)對(duì)城市的生活造成相關(guān)影響。研究盾構(gòu)法施工對(duì)地下管線的沉降影響，能夠有效的對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理，防止管線過量的沉降，保證施工的安全。

1盾構(gòu)法施工

盾構(gòu)法是一種全面機(jī)械化的施工方式，運(yùn)用盾構(gòu)機(jī)在地下進(jìn)行推進(jìn)，通過盾構(gòu)的外殼和管片承擔(dān)支撐的作用，防止在施工過程當(dāng)中發(fā)生隧道坍塌的現(xiàn)象，前端用切削裝置，對(duì)土體進(jìn)行挖掘，通過機(jī)械將土運(yùn)出洞外，然后依靠千斤頂在后部進(jìn)行加壓頂進(jìn)，然后將預(yù)制的混凝土管片進(jìn)行拼裝，以此來完成對(duì)于隧道結(jié)構(gòu)的施工。盾構(gòu)機(jī)械在施工的過程當(dāng)中能夠?qū)?，整體起到支撐的作用，也能夠作為施工工具進(jìn)行隧道的開掘。盾構(gòu)施工法與普通的施工方式相比出土量較少，并且整體的工作效率較高，施工的工期短，在施工期間對(duì)于交通方面的影響較小，所以盾構(gòu)法在地鐵的施工建設(shè)當(dāng)中得到了廣泛的運(yùn)用。成渝城市地下含有大量密集的管線，所以進(jìn)行地下隧道施工的過程當(dāng)中，由于對(duì)土層的開采破壞等會(huì)造成許多地下管線的變形，一旦這些地下管線變形超出一定的范圍，將會(huì)影響管線的安全，會(huì)對(duì)地下環(huán)境造成很大的影響，而管線的變形也會(huì)給城市生活帶來不便，在施工當(dāng)中也會(huì)對(duì)隧道產(chǎn)生巨大的影響。所以運(yùn)用盾構(gòu)法對(duì)地下隧道進(jìn)行施工時(shí)，要對(duì)地下管線的變形進(jìn)行分析，充分的考慮運(yùn)用盾構(gòu)法進(jìn)行施工，對(duì)地下管線造成的影響，通過，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)軟件對(duì)地下巖土層進(jìn)行分析，模擬地下的開采情況，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，引起地下管線沉降的原因。

2管線變形的因素及施工操作

盾構(gòu)法進(jìn)行施工時(shí)會(huì)對(duì)地層造成破壞引起地層沉降，從造成地下管線發(fā)生變形現(xiàn)象。在進(jìn)行施工前，要對(duì)地下管線的環(huán)境進(jìn)行實(shí)地的勘測(cè)與調(diào)查，確切的了解地下管線的不同種類，深度以及鋪設(shè)年份、完好程度等信息，設(shè)置好相關(guān)檢測(cè)點(diǎn)要對(duì)地下管線的沉降現(xiàn)象進(jìn)行緊密的觀測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)沉降量超出標(biāo)準(zhǔn)要及時(shí)的對(duì)地下管線進(jìn)行操作，防止地下管線過量沉降。在施工當(dāng)中，盾構(gòu)穿過地下管線時(shí)，要嚴(yán)格的按照相關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn)控制施工過程當(dāng)中的挖掘進(jìn)度以及速度，對(duì)出土量要進(jìn)行嚴(yán)格的把控。采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，運(yùn)用信息化進(jìn)行施工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及時(shí)地調(diào)整施工參數(shù)。

3數(shù)據(jù)檢測(cè)

施工時(shí)要對(duì)整體工程的概況有所了解，對(duì)于施工區(qū)間隧道的具體數(shù)值參數(shù)，地層的沉積層物質(zhì)要進(jìn)行詳細(xì)的了解。進(jìn)行合理的監(jiān)測(cè)管理，主要掌握盾構(gòu)掘進(jìn)面與管線前后40米范圍內(nèi)管線的變化情況，要合理的布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。通過監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，對(duì)管線的沉降變化進(jìn)行分析，可以看出，在盾構(gòu)刀盤到達(dá)管線錢先是龍起變形，然后當(dāng)盾構(gòu)刀盤通過管線逐漸增加沉降量，在盾構(gòu)刀盤通過時(shí)，沉降量會(huì)達(dá)到最大值，然后逐漸變?yōu)槠椒€(wěn)。一旦盾構(gòu)機(jī)超開挖，就要及時(shí)地對(duì)管線進(jìn)行注漿操作，避免管線過量的沉降。

4有限元計(jì)算模型

根據(jù)Peck沉降槽寬度估算公式，結(jié)合具體的施工現(xiàn)場(chǎng)土地條件，來對(duì)模型的橫斷面進(jìn)行估算，通過無線緣法時(shí)，模型能夠更加符合具體的實(shí)際施工條件，然后進(jìn)行相關(guān)模擬計(jì)算。運(yùn)用ABAQUS對(duì)施工工程進(jìn)行模擬分析，通過相關(guān)計(jì)算模擬施工過程當(dāng)中的相關(guān)數(shù)值，對(duì)數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行相關(guān)分析，然后將具體的監(jiān)測(cè)數(shù)值與模擬數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，盡量減少相關(guān)數(shù)值的差距，就可以通過建立的有限元模型來模擬盾構(gòu)施工過程當(dāng)中，對(duì)地下管線的影響，通過相關(guān)數(shù)值的計(jì)算，能夠?qū)芫€變形進(jìn)行相關(guān)預(yù)測(cè)，從而在施工過程當(dāng)中及時(shí)的進(jìn)行調(diào)整。在管線允許變形的范圍內(nèi)進(jìn)行安全的施工，通過模擬數(shù)值有效的反應(yīng)地下管線變形的規(guī)律，運(yùn)用三維數(shù)值模擬整體施工的過程追蹤地層進(jìn)行沉降的規(guī)律，ABAQUS建立三維動(dòng)有限元模型能夠較好的，模擬在地下隧道挖掘過程當(dāng)中產(chǎn)生的變形及應(yīng)力。通過相關(guān)數(shù)值的模擬，能夠?yàn)槎軜?gòu)機(jī)，在施工過程當(dāng)中，對(duì)地下管線的沉降數(shù)值進(jìn)行模擬，使地下施工能夠在允許的范圍內(nèi)安全的運(yùn)行。

5結(jié)語

通過盾構(gòu)法對(duì)地下隧道進(jìn)行開掘，會(huì)對(duì)地下管線造成影響，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的數(shù)值，運(yùn)用有限元計(jì)算模型對(duì)地下施工過程進(jìn)行模擬計(jì)算，將地下施工過程當(dāng)中的受力情況進(jìn)行模擬，通過對(duì)比實(shí)際勘測(cè)數(shù)值，減少模擬數(shù)據(jù)的差值，對(duì)地下管線的變形情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，為預(yù)防地下管線由于施工而造成的沉降提供相關(guān)幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫海霞，趙文，王釗宇.盾構(gòu)法施工中地下管線沉降監(jiān)測(cè)與數(shù)值模擬[J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（04）：454-458.

[2] 祝樹紅，周唯銥，徐鵬舉.盾構(gòu)施工對(duì)地下管線影響數(shù)值模擬研究[J].低溫建筑技術(shù)，2016，38（02）：119-122.

[3] 汪文強(qiáng)，劉爭(zhēng)平，白國(guó)東等.探地雷達(dá)在地鐵盾構(gòu)施工滯后沉降監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展，2016，31（01）：354-359.