地铁隧道施工对地下管线变形的影响研究

地铁隧道施工对地下管线变形的影响研究

王春雨

哈尔滨地铁集团有限公司，黑龙江省哈尔滨市150000

摘 要： 随着我国经济的不断发展，城市地铁随之出现了人们的生活当中，城市地铁的到来不仅在极大的程度上给人们的生活带来了便捷，而且在一定的程度上推动了我国社会经济的发展。对于城市地铁而言，隧道施工是其中非常关键的一部分。由于地铁隧道施工具有一定的特殊性，所以地铁在建设的过程中往往会与地下的各种管线进行相互干扰，使得管线破损事故时常发生。因此，在城市地铁隧道的实际施工当中，如何做好管线的安全保护也就成为了目前铁路工程重点研究的课题之一，本文将针对城市地铁隧道施工对管线的影响进行相关的阐述。

关键词：城市地铁隧道施工；管线；影响

1城市地铁隧道施工中管线控制的标准

对于城市地铁隧道施工中管线的标准，本文将通过以下三点对其进行相关的阐述：第一，城市地铁隧道施工中管线的沉降控制标准。根据相关的研究数据可以发现，在城市地铁隧道施工中，管线的沉降控制标准主要可体现为：管线两头连接部分的局部倾斜度不能超过b/1000；每米地表的最大斜率不能超过 2.55mm。第二， 城市地铁隧道施工中管线的管节受弯应力控制标准。对于管线而言，管节受弯应力的控制不仅是管线控制标准中最为重要的一部分，而且管节受弯应力在极大的程度上会对管线的受力起到控制作用。因此，通过对管线的相关理论分析可以了解到，若管线当中，管节的弯曲应力在规定的容许值中时，在施工中，管线不仅不会受到影响，而且其中的管道可在后续得到正常的使用。但如果管节中的弯曲应力在规定的容许值范围之外，管道非但不能得到正常的使用，反而会在极大的程度上产生断裂，严重时还会发生泄露的现象。第三，管接缝张开值控制标准。当管线接头转动的角度，或者是接缝张开值小于允许值的时候，管道接头则处于安全状态；相反，若管线接头转动的角度，或者是接缝张开值大于允许值， 管道不仅会产生泄露以及破坏的现象，而且会影响到后 续的使用情况。通过相关的实验数据可以了解到，接缝 的张开值 [A] 可取 0.925mm。以上就是目前我国城市地铁隧道施工中管线的标准，相关的施工人员一定要对其 加以重视，只有按照相应的标准进行，才能在最大的程 度上减少地铁隧道施工对管线的影响。

2城市地铁隧道施工对管线产生影响的因素分析

上文主要针对城市地铁隧道施工中管线的标准进行了相关的阐述，由此可知，在城市地铁隧道的施工当中，若想减少城市地铁隧道施工对管线产生的影响，施工人员首先需要对其管线的标准进行了解，只有对管线有了足够充分的了解，才能在极大程度上减少影响。此外，对于城市地铁隧道施工中的管线而言，在地铁隧道的施工当中，相关施工人员除了需要对其管线控制标准有充分的了解之外，更重要的是影响管线变形的因素进行有足够的了解， 才能在后续施工中解决这一系列的不良因素。

影响目前管线变形的因素主要体现在以下几点：第一，土体类型和管线材料。针对目前我国城市地铁隧道施工的实际情况来看，土体类型和管线材料都存在着极大的不同，因此当土体类型和管线材料不同时，在进行地下管线变形或者是位移分析的过程中，相关的施工人员可采取不同的理论分析预测模型。若管线周围土体刚度和管线刚度在同一数量级，或者是接近同一数量级， 可采用支护—土体—管线耦合作用分析模型。若土体刚度比管线小了许多数量级，相关的施工人员可采用结构模型的分析方法进行。第二，推进力、开挖面到管线的距离、注浆程度等。随着我国经济的不断发展，城市地铁建设逐渐得到了人们的高度重视，针对目前我国城市地铁的建设情况来看，施工人员大多时候采用的都是盾构法进行。盾构法作为暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，其主要指的是：为了防止隧道内部发生坍塌现象，在地中推进盾构机械，进而利用盾构机械的外壳和管片来支撑四周的围岩。在盾构法施工过程中，周围土体原有的初始应力状态会遭受到一定的破坏，而土体原有初始应力状态的破坏，也将使得土体发生位移，以及让其相邻的地下管线产生位移现象。因地下管线位移属于三维，所以为了方便分析，本文将只考虑地下管线的竖向与水平位移，且在考虑某一因素影响时，其他条件都不发生改变。

通过三维数值模拟对管线垂直于隧道轴线时的情况 研究可以发现，推进力度的大小对地下管线的水平位移 比竖向位移的影响要大一些，而盾构开挖面到地下管线 不同距离对地下管线的影响是一个动态的过程。其原因 是：当盾构工作面在地下管线前面的时候，地下管线是 会随着盾构推进力不断增大，且竖向与水平位移也会在 一定的程度上增大。而当盾构达到地下管线的时候，地 下管线会随着盾构推进力的变化而变化，但其水平位移 则不会发生变化。当盾构穿过地下管线之后，地下管线 会因盾构推进力的影响迅速回落，推进力的不断增大也 会在极大程度上提高会速率，导致局部产生突起形成尖 角，这种情况的出现不仅容易产生应力集中，而且容易 导致管线裂开，受到破坏。总之，盾构机械在推进的过 程中，注浆压力、注浆量以及注浆浆液强度的不断变化， 都会在极大程度上对地下管线位移产生影响。

3管线变形的预测方法

针对目前我国管线而言，管线变形的预测方法主要有两个，分别是：数值模拟法、土工离心模拟实验法。首先，对于数值模拟法而言，数值模拟法又可称之为数值分析方，其主要指的是利用计算机程序来求解数字模型的近似解。数值模拟法在不断的推广当中，逐渐被运用在了现如今的工程和理论研究等方面。采用数值模拟法对管线变形进行预测，不仅能够在预测的过程中，对隧道开挖一起的地层变形与管线的相互作用进行良好的考察，而且可得到较为满意的结果。其次，土工离心模拟实验法。随着我国科技的不断发展，目前土工离心模拟实验法随之也得到了更好的改进，且成为了我国国内外竞相采用的一项新技术。

4解决城市地铁隧道施工对管线的影响措施

对于地下管线而言，地下管线的好坏不仅会对地铁施工的整体产生影响，而且是地铁施工过程中相关人员最为重视的一个环节。其原因主要是：地下管线需要完成与人们生活相关的各种任务，例如：给水、排水、供气等。由此可见，地下管线对城市地铁而言是十分重要的一部分，但目前城市地铁隧道在施工的过程中，仍会对管线造成一定的影响。因此，为了保证地下管线的安全，提高地铁的工作效率，相关施工人员在地铁隧道施工过程中，首先需要了解隧道周围地下管线的分布情况和类型。其次，需要根据管线材料的容许应力和管线能够容许的最小曲率半径，确定管线的容许最大变位值。

在此过程中，相关人员可采用合理的检测方案对邻近地 下管线进行测量，在测量之后，需要根据测量的数据估 计底线管线所受的影响，必要时可对原来所设计的施工 方案进行相应的调整。根据管线的控制标准可以了解到， 在施工过程中，实际测量出来的变形值是不可以超过目 前规定的容许变形值的，所以在对其进行估计时，相关 人员需要对其加以重视。如果在估计变形值时，变形值 超过了规定的容许值，相关人员首先需要找到相应的解 决措施，并针对该问题进行解决。最后，在城市地铁隧 道的施工时，为防止施工队管线产生影响，相关的施工 人员可以采用限制土体位移的方法进行。在限制土体的 方法上，可采取以下两种方法：第一，隧道施工影响区 加固，主要是采用压力灌浆等方法来提高隧道施工影响 范围内土体的强度；第二，及时加设支护。

5结束语

总之，随着我国经济的不断发展，城市地铁随之出现在了人们的生活当中，在城市地铁的建设中，城市地铁隧道施工对管线的影响逐渐得到了人们的高度重视。为了在地铁隧道施工中，减少隧道施工对管线的影响， 相关施工人员需要对其影响因素进行分析，并针对这些因素做好对地下管线的保护措施，且按照管线的控制标准进行。只有这样才能在极大程度上提高地铁质量，保护地下管线的安全。

参考文献：

[1]杨光. 城市隧道施工影响下地下管线变形破坏特点及渗漏水影响机理[D]. 北京交通大学,2017.

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[3]周成君. 地铁盾构隧道施工对城市地下管线的影响研究[D]. 南京林业大学,2010.