城市地鐵隧道施工對管線的影響研究

趙亞杰+劉鳳洲

【摘 要】隨著城市化進程的加快，交通也取得了很大的進步。地鐵交通已經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，所涉及到的內容也比較繁多，施工對地下管線的質量也有很大的影響。文章對地鐵隧道施工地下管線的控制機制標準和地下管線的影響進行分析，然后對地下管線的變形情況和安全標準的判別進行闡述，最后對地下管線的影響調查，希望通過這次研究，地鐵隧道的建設水平的提高起到了積極的促進作用。

【關鍵詞】地鐵隧道；地下管線；影響

引言

近些年來，中國的經濟水平得到了極大的改善，隨著城市建設迅速的發展，地鐵交通也在經濟發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節，在施工過程中涉及的內容比較多，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鍵和難點。在地鐵項目中，怎樣在開挖過程中預防崩塌，有效地控制開挖引起的地面沉降，為了保護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。解決這個問題的關鍵首先是能夠預測正確的管道應力和變形在施工之前，考慮管道功能的因素，埋設時間、材料、結構等眾多因素，憑 借現有管道的控制標準對其進行安全評價，地鐵建設的定量影響掌握管道，為了使技術決策和應急措施是合理的建設。通過地鐵隧道施工中地下管道的理論分析，為實際的安全性和質量提高奠定了基礎。

一、地鐵隧道施工中地下管線控制的標準及影響機理分析

（一）地鐵隧道施工中地下管線控制的標準分析

為了保證施工的質量，地鐵隧道施工中管道的控制應按照相應的標準進行，方能確保施工的質量。

管道內的沉降控制標準：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準：當管接頭旋轉角度或接頭開口值小于容許值時，管接頭處于安全狀態，否則會產生泄漏或損壞，影響使用。通過制定和落實上述控制標準，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理分析

在地鐵隧道的施工過程中，對地下管線也產生了相應的影響，地下管線剛度超過土體剛度，隧道施工將導致土層內的土層移動位移，地下管線將限制錨固區管道位移。混凝土施工引起的地層位移，將在地下管道的作用下產生許多變化，主要體現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，導致管道橫向彎曲。在施工過程中，當土體在施工時，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，當影響最為明顯時，則發生位移。如在地鐵建設時，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致土壤逐漸出現位移，這種位移帶來的荷載就會逐漸的對管道產生損害。

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，導致管道應力和變形。當[巷道 改為隧道]隧道掘進方向與巷道的開挖方向正交時，在受力的狀況是不利的。在橢圓形土體運動平面應用中，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公式運用之后，可以幫助計算地下管道的變形。經過該公式運用就能計算管道的應力變形。

（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，必須采用科學方法對地下管線進行安全識別。通過對剛性管道應力判別法的應用，更有利于解決實際問題。剛性管道的縱向彎曲應力在控制管道應力方面起著重要作用。當管道的彎曲應力大于允許值時，很容易發生破壞和泄漏質量問題。

（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行遮蔽，這種方法雖然避免了對管道產生直接傷害，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的。當盾構面在地下管道前時，隨著盾構面的推力增大，影響到的地下管道數量將會增加，而豎向和水平位移將會更加明顯。當護盾到達地下管道時，推力的位移不變，而角鐵的驅動力對頂部的位移沒有多大影響。當盾構機通過地下管道時，管道將在短時間內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構上是多樣化的。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，應采用不同的理論分析，通過支護、土體和管道耦合分析模型來應用。當土剛度小于管道時，應采用結構模型分析方法，彈性地基梁是典型的分析和應用方法。

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力和位移。通過綜合應用土層加固方法和隔震方法，實現施工前地下管線和施工段的加固。在隔離法的應用中，主要是利用設施、根樁和混合樁限制周圍土體的位移。

三、結語

總而言之，在城市化快速發展的過程中，通過對地鐵隧道的建設，保護地下管線的質量和安全，對提高施工質量是非常有幫助的。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準進行了研究，為實際施工提供了堅實的基礎。

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