原创《地铁隧道施工对地下管线的影响》
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胡义强 / 中铁隧道集团三处有限公司
【摘 要】随着城市化进程的加快,交通方面也有着很大进步,地铁交通成为环节城市人口交通压力的重要举措.在地铁隧道施工过程中,涉及到的内容比较多,施工对地下管线的质量也有着很大影响.本文主要就地铁隧道施工中地下管线控制的标准及影响机理加以分析,然后对地下管线受力变形情况和安全判别进行阐述,最后对地下管线的具体影响详细探究,希望能通过此次研究分析,对地铁隧道的施工水平提高起到积极促进作用.
【关键词】地铁隧道；地下管线；影响
引言
近些年我国的经济水平有了大幅度提高,城市建设发展也比较迅速,地铁交通在经济发展背景下也逐渐完善化.地铁建设中隧道施工是比较重要的环节,在这一施工过程中涉及到的内容比较多,对地下管线的影响也比较大.通过从理论上对地铁隧道施工下的地下管线影响分析研究,就能为实际实际的安全性以及质量提高打下基础.
1. 地铁隧道施工中地下管线控制的标准及影响机理分析
1.1 地铁隧道施工中地下管线控制的标准分析
地铁隧道施工过程中的管线控制需要按照相应的标准,按照这些标准进行实施,才能保障施工的质量保障.其中在管线沉降控制的标准方面,在管线两接头间局部倾斜不能超过b/1000（b 为管节长度）；管节受弯应力控制标准,在管节当中纵向弯曲应力对管线受力起到控制作用,所以管节中的弯曲应力就要小于容许值[1].管接缝张开值控制标准 当管线接头转动的角度或接缝张开值小于允许值时,管道接头处于安全状态,否则,也将产生泄漏或破坏,影响使用.通过对这些控制标准的遵循,就能保障地下管线在地铁隧道施工中的安全完整性.
1.2 地铁隧道施工中对地下管线影响的机理分析
地铁隧道施工过程中,会对地下管线造成相应的影响,地下管线的刚度会比土体的刚度大,在进行隧道施工中会引起地层运动区域内的土体位移,地下管线锚固区土体会限制管线位移.在具体的施工中所引起的地层位移在地下管线作用下会带来诸多的变化,主要体现在对管线纵向弯曲会造成影响.以及在地下管线受到对到施工影响下,造成管线较大竖向位移,会造成管线的横向弯曲.在施工中的土体发生了位移的时候,对管线影响和隧道轴线以及管线相对位置有着关系,在管线和隧道开挖方向平行以及垂直的时候是影响最为明显的[2].而有的地铁施工中,有的不会造成地下管线破坏,但是在土体的位移情况下,如果有大荷载交通车辆行驶以及很大温差因素影响,就会造成管线的损坏.
2. 地铁隧道施工对地下管线受力变形情况和安全判别和具体影响
2.1 地铁隧道施工对地下管线受力变形情况分析
在对地铁隧道施工过程中,受到多方面因素影响,也会对地下管线造成影响,造成管线受力变形等.地下管线和隧道开挖方向正交的时候,在受力的情况是比较不利的.在通过椭圆形土体移动平面的应用时,提出用于估算不排水条件下,由于土体损失引起的任意位置土体位移解,在对Loganathan 的公式应用后,就能有助于地下管线受力变形的计算.通过这一公式应用就可对管线受力变形进行计算,在公式当中的 R 为掘进机半径;h 为隧道轴线埋深,z 为距离地面的垂直深度, 由地面向下为正,x 为距离隧道轴线的横向水平距离,μ 为土体的泊松比,ε0 为不排水土体损失率[3].
2.2 地铁隧道施工中地下管线安全判别分析
地铁隧道施工过程中地下管线的安全判别,需要采取科学的方法进行应用,通过刚性管线应力安全性判别方法的应用,对实际问题的解决就比较有利.刚性的管线纵向弯曲应力对管线受力能起到有效控制作用.而在管线的弯曲应力大于容许值的时候,就会容易出现断裂以及泄漏质量问题[4].另外,通过承插接口管线接缝张开值的判别方法应用也比较重要,管线接头转动角度,以及接缝张开值比允许值小的时候,管道接口就比较安全,大于允许值就会出现管节脱开的质量问题,对管线的正常使用就会产生影响.
2.3 地铁隧道施工中对地下管线的具体影响分析
地铁隧道施工过程中,对地下管线的影响因素比较多,其中隧道的断面大小以及埋深会直接影响地下管线的安全性.具体隧道施工过程中,推进力以及开挖面到管线的距离,以及注浆程度都会影响地下管线的完整性.在地铁隧道施工中,多数是采取的盾构法,这一施工方法的应用就对周边土体的原有应力造成了破坏,土体会因此而发生位移,这样就会带动相邻地下管线发生位移的现象.在对这一影响研究过程中,通过三维数值模拟进行分析就能明确看出,施工中的推进力对管线位移造成的影响是比较明显的.盾构开挖面到地下管线不同距离对地下管线影响也呈现出动态化状态.在盾构工作面在地下管线的前方时候,地下管线就会随着盾构的推进力所增大,竖向以及水平位移就比较明显的呈现[5].在盾构达到了地下管线时,推进力变化位移不发生变化,刀盘推进力对上方位移的影响不是很大.在盾构穿过了地下管线的时候,管线就会受到推动力因素影响而快速回落,在这一过程中就会使得应力相对集中,管线也比较容易发生破坏.
再者,地铁隧道施工中对地下管线的影响中,管线的接头类型以及和隧道相对位置的影响也比较突出.施工中管线接头的类型以及管线和隧道相对位置比较多样化.有的管线是垂直以及平行隧道轴线的弯矩图,这就能看到对到上方曲率最大是不利的位置.在管线的接头方面就要最大化避免出现这一位置,保障管线的安全性.
隧道施工过程中的低下管线影响中,土体的类型以及管线材料也会对其完整性产生影响.土体类型和管材不同在管线变形以及位移中,就要采取不同理论实施分析,在管线周围土体刚度以及管线刚度在统一数量级的时候,就可通过支护以及土体和管线耦合作用分析模型进行应用.土体刚度比管线小的时候就要通过结构模型分析方法加以应用,其中的弹性地基梁就是比较典型的分析应用方法.
通过这些层面的影响分析研究,就能为实际的问题解决提供支持,对这些影响就要采取针对性的措施加以应对.在具体的隧道施工中有着很大复杂性,所以影响因素也比较多,要结合实际对消除影响因素的措施进行优化应用.要加强地下管线的保护,在措施实施上能多样化呈现,尽量减少隧道施工引起地下管线平面处的土体位移,从而最大可能的减少地下管线应力以及位移.通过土体加固方法以及隔离法的应用进行综合性应用,土体加固方法的应用是施工前对地下管线和施工区间土体实施注浆加固措施实施.而在隔离方法的应用上,就是设施树根桩以及搅拌桩等,对管线周边土体位移加强限制.还可通过信息化的施工方法应用,在施工前的各项参数全面掌握,以及通过信息化技术应用来预测下一阶段和最后阶段施工状态,及时性对施工方案修改,这样就能有助于经济效益的提高.
3. 结语
综上所述,城市化迅速发展过程中,通过对地铁隧道的施工,保障地下管线的质量安全,就有利于施工质量提高.从理论层面对地铁隧道施工中地下管线的控制标准,以及管线的安全判别和具体的影响因素分析、保障措施等层面的研究,就能为实际施工安全性打下坚实基础.
地下管线论文参考资料：
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