暗挖隧道施工導(dǎo)致鄰近管線變形規(guī)律及控制技術(shù)研究

摘要：從橫向和豎向兩個(gè)角度，分析暗挖隧道施工中管線變形的誘因及發(fā)展規(guī)律，明確注漿引起的應(yīng)力異常以及施工位置對(duì)管線周圍環(huán)境的影響，是誘發(fā)暗挖隧道施工鄰近管線變形的主要因素。從注漿角度出發(fā)對(duì)管線變形進(jìn)行控制，并結(jié)合不同施工區(qū)段設(shè)計(jì)不同的注漿系數(shù)。之后通過(guò)應(yīng)用測(cè)試，證明管線變形控制技術(shù)的有效性和可行性。測(cè)試結(jié)果顯示：管線的水平位移和豎直位移并未出現(xiàn)較為明顯的波動(dòng)，且始終處于較低水平。其中，水平位移基本穩(wěn)定在1.0～2.0mm區(qū)間范圍內(nèi)，豎直位移基本穩(wěn)定在2.5～60mm區(qū)間范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：暗挖隧道施工；鄰近管線；變形規(guī)律；注漿

0" "引言

對(duì)城市地下管線的構(gòu)成情況進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn)，除了最基礎(chǔ)的供水、排水、熱力、燃?xì)?、通信、電力管線之外，還包括廣播電視、工業(yè)等各類管線以及相關(guān)其附屬設(shè)施[1]。作為保障城市運(yùn)行的“生命線”，上述重要的基礎(chǔ)管線設(shè)施與千家萬(wàn)戶的用水用電、通信收視、供暖做飯存在直接相關(guān)關(guān)系[2]，極大程度上影響著百姓生活的方方面面。

在城鎮(zhèn)化進(jìn)程快速推進(jìn)的大背景下，城市地下管線在數(shù)量上呈現(xiàn)出越來(lái)越多的發(fā)展趨勢(shì)[3]，在規(guī)模上也呈現(xiàn)出越來(lái)越大的趨勢(shì)，管線的構(gòu)成狀況也表現(xiàn)出越來(lái)越復(fù)雜的趨勢(shì)[4]。從現(xiàn)階段城市地下管線體系的建設(shè)管理情況來(lái)看，對(duì)應(yīng)的管理水平、完善程度還存在一定提升的空間[5]，部分城市的地下管線在規(guī)模、位置、產(chǎn)權(quán)歸屬、運(yùn)行年限等方面存在信息模糊情況，由此導(dǎo)致由基坑工程引起的環(huán)境效應(yīng)問(wèn)題難以得到有效控制，管線爆裂、城市內(nèi)澇、道路塌陷等事故常有發(fā)生[6]。

在開(kāi)展大、中城市老舊城區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，基坑開(kāi)挖對(duì)地下管線的影響評(píng)估及地下管線變形控制是其面臨的最為突出的問(wèn)題之一[7]?；诖耍疚脑诳陀^全面分析暗挖隧道施工下，鄰近管線變形規(guī)律的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了針對(duì)相關(guān)的控制技術(shù)，并通過(guò)對(duì)比測(cè)試的方式，分析驗(yàn)證了設(shè)計(jì)控制技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

1" "暗挖隧道施工對(duì)鄰近管線的影響

為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)暗挖隧道施工鄰近管線變形問(wèn)題的有效控制，對(duì)其變形規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確分析是極為必要的[8]。

1.1" "導(dǎo)致管線橫向變形

結(jié)合暗挖盾構(gòu)隧道施工階段變形發(fā)展情況進(jìn)行分析，可知在管線橫向變形方面，管線沉降量與注漿系數(shù)之間存在直接相關(guān)關(guān)系，二者成反比關(guān)系發(fā)展。這也就意味著暗挖隧道施工階段的注漿量越少，需要進(jìn)行填充處理的孔隙就越多。當(dāng)孔隙涌入大量土體時(shí)，最直接的影響就是地下管線發(fā)生橫向位移。

1.2" "導(dǎo)致管線沉降

結(jié)合實(shí)踐對(duì)管線沉降的規(guī)律分析可發(fā)現(xiàn)，在地層中掘進(jìn)過(guò)程中，以掘進(jìn)軸線為基礎(chǔ)，施工斷面與管線之間的距離越遠(yuǎn)，對(duì)應(yīng)管線的沉降變化量越小。需要特別注意的是，受應(yīng)力關(guān)系的影響，部分區(qū)域可能會(huì)出現(xiàn)不同幅度隆起狀況。

2" "管線變形控制技術(shù)設(shè)計(jì)

結(jié)合上述分析結(jié)果可以看出，影響管線變形的主要因素可以分為兩個(gè)方面，分別為注漿引起的應(yīng)力異常以及施工位置對(duì)管線周圍環(huán)境的影響。針對(duì)于此，可以采取相應(yīng)的技術(shù)措施，控制管線變形。

2.1" "加大注漿量

受施工項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求約束，施工位置與管線之間的關(guān)系是無(wú)法通過(guò)人為的方式進(jìn)行控制調(diào)整的，因此本文在對(duì)管線變形進(jìn)行控制時(shí)，主要從注漿角度出發(fā)。以上述分析結(jié)果為基礎(chǔ)，在控制管線變形階段，盡量增加暗挖盾構(gòu)機(jī)的注漿量以控制管線變形。

2.2nbsp; "嚴(yán)控關(guān)鍵孔注漿

對(duì)關(guān)鍵孔注漿進(jìn)行科學(xué)管控，有利于控制管線變形。關(guān)鍵孔注漿的作用是對(duì)熔巖地質(zhì)中的裂隙結(jié)構(gòu)主通道進(jìn)行填充，借助裂隙主通道與其他地質(zhì)空隙之間的連通關(guān)系，確保漿液能夠?qū)崿F(xiàn)最理想的封堵效果，同時(shí)也可在一定程度上對(duì)周圍的圍巖起到加固作用。

2.3" "制定合理注漿標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)盾構(gòu)施工不同區(qū)段時(shí)，對(duì)應(yīng)的沉降風(fēng)險(xiǎn)不同，需要執(zhí)行不同的注漿標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變形問(wèn)題的控制。本文設(shè)計(jì)的具體注漿標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

2.4" "科學(xué)控制注漿壓力

具體注漿過(guò)程中，隨著盾構(gòu)刀盤與管線之間的距離逐漸縮短，管線沉降量也會(huì)表現(xiàn)出逐步增大的發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)此，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)上述情況的有效控制，在沉降速率最大階段，即盾尾通過(guò)管線約1.0倍埋深的位置時(shí)，需將注漿壓力設(shè)置在30.0MPa以上，通過(guò)這樣的方式，將沉降量穩(wěn)定控制在較低水平。當(dāng)盾尾逐漸遠(yuǎn)離管線1.0倍埋深范圍時(shí)，注漿壓力設(shè)置在15.0MPa以上即可。

3" "應(yīng)用測(cè)試

對(duì)設(shè)計(jì)管線變形控制技術(shù)實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析時(shí)，以某暗挖法深基坑工程案例為基礎(chǔ)開(kāi)展了對(duì)比測(cè)試。

3.1" "工程概況

某快速路改造工程對(duì)應(yīng)隧道的S節(jié)點(diǎn)，屬于獨(dú)立的深基坑工程。對(duì)測(cè)試獨(dú)立深基坑工程的施工位置進(jìn)行分析，其位于兩條道路的交叉口位置。在交叉口下，所在區(qū)域水務(wù)集團(tuán)鋪設(shè)了兩條鋼質(zhì)地下輸水管線，對(duì)應(yīng)的編號(hào)分別為DN1800、DN1400，埋深分別為1.45～1.55m、1.60～1.74m。

在走向上呈現(xiàn)出南北分布的特點(diǎn)，以隧道中心線為基礎(chǔ)，二者之間的夾角為80.6°。其中，管線之間的凈距為1.6m，具體直徑為1.8m，壁厚為16.0mm。

工程的設(shè)計(jì)要求如表2所示。施工環(huán)境各土層的具體參數(shù)如表3所示。

3.2" "測(cè)試結(jié)果與分析

3.2.1" "設(shè)置對(duì)照組

結(jié)合表2和表3所示的數(shù)據(jù)信息，按照測(cè)試施工項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，開(kāi)展具體的測(cè)試。在具體的測(cè)試過(guò)程中，為了能夠更加直觀地分析設(shè)計(jì)控制技術(shù)應(yīng)用效果，分別設(shè)置文獻(xiàn)[6]和文獻(xiàn)[7]提出的控制技術(shù)作為對(duì)照組，通過(guò)分析不同技術(shù)下的測(cè)試結(jié)果，對(duì)本文設(shè)計(jì)變形控制技術(shù)的應(yīng)用效果作出客觀評(píng)價(jià)。

3.2.2" "測(cè)試結(jié)果分析

在具體的分析過(guò)程中，分別從水平方向上和豎向方向上對(duì)管線的變形情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果如圖1所示。結(jié)合圖1所示的信息對(duì)不同控制技術(shù)下，管線在水平方向上和豎向方向上的位移情況，進(jìn)行分析可看出：

在文獻(xiàn)[6]控制技術(shù)下，對(duì)應(yīng)的水平位移和豎向位移均表現(xiàn)出了較為明顯的不穩(wěn)定性。其中，水平（轉(zhuǎn)下頁(yè)）（接上頁(yè)）位移的最大值和最小值分別為7.1mm和1.2mm，豎向位移的最大值和最小值分別為12.9mm和5.9mm。

文獻(xiàn)[7]控制技術(shù)的測(cè)試結(jié)果中，對(duì)應(yīng)的水平位移和豎向位移均表現(xiàn)出了較高的穩(wěn)定性，但具體的變形程度相對(duì)偏高。其中，水平位移基本穩(wěn)定在3.0～4.5mm區(qū)間范圍內(nèi)，豎向位移基本穩(wěn)定在7.0～8.5mm區(qū)間范圍內(nèi)。

相比之下，在本文設(shè)計(jì)控制技術(shù)的測(cè)試結(jié)果中，管線的水平位移和豎向位移并未出現(xiàn)較為明顯波動(dòng)，且始終處于較低水平。其中，水平位移基本穩(wěn)定在1.0～2.0mm區(qū)間范圍內(nèi)，豎向位移基本穩(wěn)定在2.5～60mm區(qū)間范圍內(nèi)，與對(duì)照組相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。

4" "結(jié)束語(yǔ)

為了保障安全施工，本文提出暗挖隧道施工鄰近管線變形規(guī)律及控制技術(shù)研究，分析了暗挖隧道施工條件下鄰近管線的變形規(guī)律，提出了針對(duì)性的控制措施，并通過(guò)模擬對(duì)比測(cè)試的方式驗(yàn)證了管道變形控制技術(shù)的應(yīng)用效果。本文所提出的管道變形控制技術(shù)，對(duì)暗挖隧道施工有一定的借鑒意義和參考價(jià)值。

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