城市軌道交通隧道周邊地下管線變形預(yù)測(cè)研究

解青松

城市軌道交通隧道周邊地下管線變形預(yù)測(cè)研究

解青松

（南京捷鷹數(shù)碼測(cè)繪有限公司 江蘇南京 210000）

隨著我國(guó)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，人口、車(chē)輛的隨之增多從而推進(jìn)了道路建設(shè)迅速發(fā)展，建設(shè)的速度也逐漸加快，在建設(shè)過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)一些誤差導(dǎo)致建設(shè)時(shí)破壞底線管道的一類(lèi)的事故時(shí)有發(fā)生發(fā)生。尤其體現(xiàn)在軌道建設(shè)和隧道建設(shè)的過(guò)程里，由于建設(shè)中對(duì)周?chē)鷰r石、地表等就行挖掘，這無(wú)形中就給周?chē)芫€造成了無(wú)形的壓力導(dǎo)致管道變形、損壞，造成不必要的損失。所以在道路建設(shè)中地下管線的安全問(wèn)題逐步得到人們的重視。

城市軌道；交通隧道；管線變形；研究

隨著我國(guó)社會(huì)飛速發(fā)展，交通路線逐漸增多，道路的建設(shè)也逐漸增加。輕軌、地鐵等一些地下線路的擴(kuò)建也逐步走上正軌，在這一類(lèi)的建設(shè)工程中一般工程量都很大建設(shè)周期較短，分布區(qū)域也相對(duì)廣泛。并且施工環(huán)境與地理?xiàng)l件都很復(fù)雜，部分區(qū)域的地下管線分布非常的密集，這在工程建設(shè)中難免會(huì)造成對(duì)底線管線的破壞嚴(yán)重者會(huì)發(fā)生重大的工程事故導(dǎo)致?lián)p失的發(fā)生。這會(huì)的造成地下管線無(wú)法正常的能源傳輸使用，所以在工程建設(shè)中繼要保證工程工期質(zhì)量，又要保證周邊地下管線的安全。這關(guān)鍵問(wèn)題需要我們深思。

1 隧道工程實(shí)施過(guò)程中對(duì)地下管線的影響

地下管線具備給城市提供水。煤氣、電。通訊等日常生活工作中的主要能源，地鐵、道路等建設(shè)的過(guò)程中會(huì)改變地層巖土的環(huán)境，這會(huì)相應(yīng)的改變地下管線的原有平衡狀，這就在很大的程度上改變了地下管線的受力狀態(tài)。當(dāng)?shù)叵鹿芫€的變形超過(guò)所能所承受的限度這會(huì)導(dǎo)致管線的構(gòu)成破壞而無(wú)法使用，這也大大的影響了城市的生產(chǎn)和居民的生活。為了保證地鐵工程建設(shè)中周?chē)陌踩枰獙?shí)時(shí)跟蹤施工情況避免管錢(qián)破壞的風(fēng)險(xiǎn)，充分的利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，開(kāi)展管線安全定量計(jì)算、預(yù)測(cè)和評(píng)估，確定決策和整治辦法，是確保地下管線在工程建設(shè)中安全的主要途徑。地鐵隧道建設(shè)施工中由于屬于在地下進(jìn)行作業(yè)，這會(huì)引起土體的卸載作用，通過(guò)維護(hù)結(jié)構(gòu)雖然可以起到支撐的作用，但是在實(shí)地操作中開(kāi)挖面四周的土體會(huì)因?yàn)閼?yīng)力的松弛需要向開(kāi)挖地或隧道空間的膨脹，從而產(chǎn)生地層損失。地層的損失會(huì)引起地層的變形，這會(huì)間接的導(dǎo)致地下管線的變形。地鐵與隧道的建設(shè)中主要以礦山法和盾構(gòu)法為主，在工程實(shí)施中難免會(huì)造成地質(zhì)土體變形，這就間接的導(dǎo)致地下管線的變形。地下管線一般可以承受一定的壓力，城市管線埋深較淺，內(nèi)部壓力和外部壓力儀器的徑向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力相對(duì)較小，其小于抗拉、抗壓強(qiáng)度，隧道工程建設(shè)對(duì)管線影響不高，在隧道工程建設(shè)中一般只需要考慮管線基礎(chǔ)不均勻沉降在管線中引起的縱向彎曲和接頭的開(kāi)裂這方面的問(wèn)題。隧道工程中地形變形會(huì)造成鋼性管線上出現(xiàn)彎矩，管線的材質(zhì)不同管線所受彎矩與隧道的位置具有一定關(guān)系。管線的彎矩和其抗地層變形的能力收接頭的位置和類(lèi)型等影響。柔性管線由多個(gè)管道經(jīng)過(guò)橡膠圈連接形成承插接口管道，管道本身剛度較大不易變形，豎向變形是由鄰接口出的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。管線兩端通過(guò)工作井、支墩設(shè)施約束導(dǎo)致管線移位，穩(wěn)定后中間段均勻沉降，這表明敷設(shè)于同種地質(zhì)中的管線來(lái)說(shuō)，管線的不均勻沉降的兩個(gè)相鄰管道之間存在相等的相對(duì)轉(zhuǎn)角。而通訊電和電纜等管線材質(zhì)相對(duì)柔軟時(shí)自身可隨著地層變化規(guī)律出現(xiàn)整體的變形。地下管線會(huì)隨著地層變化而變形，根據(jù)管線的自身剛度的作用，變形的程度比下部地形偏小。這就可以很好的說(shuō)明管線變形的特點(diǎn)。

2 實(shí)施預(yù)測(cè)管理地下管線

假如把城市擬人化，那么地下管線就好比我們的“血管”與“神經(jīng)系統(tǒng)”。在日常生活工作中提供著水、電、污水、燃?xì)狻⒐I(yè)、網(wǎng)絡(luò)等重要能源。這些線路形成了一個(gè)繁瑣復(fù)雜的地下管線網(wǎng)絡(luò)。在道路建設(shè)工程中要著重注意底線管線的安全問(wèn)題，施工前必須做好地下管線進(jìn)行變形預(yù)測(cè)，準(zhǔn)確的核實(shí)其影響的程度，并做好應(yīng)急保護(hù)措施。在隧道工程的開(kāi)展中而引起的地下管線的變形主要取決于管線與土體的相對(duì)剛度。目前研究的主要方面是地下管線的縱向彎曲變形，預(yù)測(cè)方法也即估算管線的彎曲變形。可以通過(guò)對(duì)管線變形數(shù)值模擬的方法，數(shù)據(jù)模擬管線變形的方法是經(jīng)過(guò)多國(guó)學(xué)者的諸多試驗(yàn)，采用各類(lèi)數(shù)值模擬程序來(lái)分析隧道開(kāi)完對(duì)管線的影響，經(jīng)過(guò)多重方面考慮，包含隧道、地質(zhì)條件、管線材料、集合位置地理關(guān)系等等，取得了具有指導(dǎo)意義的結(jié)論。通過(guò)常規(guī)測(cè)量方法和間接測(cè)量方法，也可以通過(guò)地下管道探測(cè)儀對(duì)其施工區(qū)域或可能施工區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，地下管線探測(cè)儀可以在不破壞地面覆土的情況下，可以快速準(zhǔn)確的探測(cè)出地下自來(lái)金屬管道、非金屬管道查明地下管線的平面位置、走向、深埋（高程）、規(guī)格、性質(zhì)、材質(zhì)。繪制地下關(guān)線圖，并結(jié)合理論、計(jì)算、模型試驗(yàn)和一些相關(guān)數(shù)據(jù)模擬，這樣可以保護(hù)地下已有的管線，預(yù)防施工過(guò)程中造成對(duì)管線的破壞，地下管線探測(cè)儀是基建的必備儀器。

3 工程建設(shè)中針對(duì)預(yù)防地下管線變形策略

在城市道路建設(shè)中工程周邊地下的管線剛度較大時(shí)，可以在地層之間出現(xiàn)脫空的章臺(tái)，針對(duì)重要的管線進(jìn)行監(jiān)測(cè)管體和周?chē)馏w的變形情況，就行事實(shí)工程監(jiān)督，根據(jù)事實(shí)信息進(jìn)行管線的合理處理。地層的移動(dòng)規(guī)律會(huì)造成地下管線的變形，管定沉降斷面曲線具有幾跟高斯分布相同的特點(diǎn)，這樣可以通過(guò)相應(yīng)公式來(lái)結(jié)算管線的沉降。探測(cè)儀三維數(shù)據(jù)模擬結(jié)果證明，隧道的水平下穿，會(huì)引起地下管線沉降加大，如缺乏工作經(jīng)驗(yàn)可以有垂直下船的情況下橫向沉降槽參數(shù)進(jìn)行基本估算。針對(duì)地表沉降公式進(jìn)行修正，確立管線沉降預(yù)測(cè)公式，通過(guò)參數(shù)來(lái)進(jìn)行地下管線的沉降計(jì)算。對(duì)于剛性管線縱向應(yīng)變來(lái)進(jìn)行計(jì)算公式修正，根據(jù)地下管線沉降槽參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)管線自身的應(yīng)變，柔性的管線街頭附加轉(zhuǎn)角和街頭脫開(kāi)的變形的計(jì)算公式也可以通過(guò)類(lèi)似的修正。

4 地下管線變形

總結(jié)：

當(dāng)今社會(huì)發(fā)展飛速，道路建設(shè)也隨之加快，隨著我國(guó)道路建設(shè)迅速發(fā)展，建設(shè)的速度也逐漸加快，而城市建設(shè)中地下的管線就好比人身上的神經(jīng)與血管，它為我們輸送這水、煤氣、電等生活工作中的主要能源。近年來(lái)由于各區(qū)域的道路建設(shè)工程較多，引起了很多道路塌陷、管線爆裂、城市內(nèi)澇等嚴(yán)重工程事故。是由于對(duì)地下的管線信息沒(méi)有實(shí)時(shí)進(jìn)行排查掌握而造成的。怎樣去避免這一嚴(yán)重問(wèn)題。在工程建設(shè)中需要避免這類(lèi)不必要的損失，工程實(shí)施中會(huì)造成地質(zhì)土體變形，這就間接的導(dǎo)致地下管線的變形。地下管線一般情況下可以承受一定的壓力，如果不稍有注意就會(huì)造成管線的斷裂而形成損失，當(dāng)代的工程建設(shè)一般以隧道的建設(shè)中主要以礦山法和盾構(gòu)法為主，為了避免這一類(lèi)狀況的發(fā)生，在建設(shè)工程中需要就行提前計(jì)算，探測(cè)來(lái)確定地下管線的材質(zhì)與分布模式。這樣可以減少地下管線在工程建設(shè)中的安全避免了不必要的麻煩。所以在日常的工程建設(shè)中針對(duì)底線管線的重視是非常重要的。

[1]向衛(wèi)國(guó)，胡云龍.隧道開(kāi)挖引起地下管線變形的數(shù)值分析及其應(yīng)用[J].城市軌道交通研究，2014，17（2）：80～85.

[2]谷拴成，賀恒煒，茹國(guó)鋒，等.地鐵隧道工程開(kāi)挖過(guò)程中地下管線的受力情況分析[J].城市軌道交通研究，2015，18（5）：14～18，23.

[3]王志斌.地鐵隧道施工建設(shè)影響及防護(hù)淺談[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（16）：2321～2322.

[4]李挺.城市隧道施工引起的地層變形規(guī)律[J].裝飾裝修天地，2015（10）：237.

TU990.3

A

1004-7344（2016）27-0155-01

2016-9-12