城市地铁隧道施工对管线的影响研究

赵亚杰+刘凤洲

【摘 要】随着城市化进程的加快，交通也取得了很大的进步。地铁交通已经成为连接城市人口和交通压力的重要手段之一。在地铁隧道施工过程中，所涉及到的内容也比较繁多，施工对地下管线的质量也有很大的影响。文章对地铁隧道施工地下管线的控制机制标准和地下管线的影响进行分析，然后对地下管线的变形情况和安全标准的判别进行阐述，最后对地下管线的影响调查，希望通过这次研究，地铁隧道的建设水平的提高起到了积极的促进作用。

【关键词】地铁隧道；地下管线；影响

引言

近些年来，中国的经济水平得到了极大的改善，随着城市建设迅速的发展，地铁交通也在经济发展的背景下逐渐完善。在地铁施工过程中，隧道施工是一个重要环节，在施工过程中涉及的内容比较多，对地下管线的影响相对较大。城市地铁工程开挖的影响在相邻的管道是一个关键和难点。在地铁项目中，怎样在开挖过程中预防崩塌，有效地控制开挖引起的地面沉降，为了保护地下管线的安全项目，已成为一个重要的问题需要解决在城市地铁项目。解决这个问题的关键首先是能够预测正确的管道应力和变形在施工之前，考虑管道功能的因素，埋设时间、材料、结构等众多因素，凭 借现有管道的控制标准对其进行安全评价，地铁建设的定量影响掌握管道，为了使技术决策和应急措施是合理的建设。通过地铁隧道施工中地下管道的理论分析，为实际的安全性和质量提高奠定了基础。

一、地铁隧道施工中地下管线控制的标准及影响机理分析

（一）地铁隧道施工中地下管线控制的标准分析

为了保证施工的质量，地铁隧道施工中管道的控制应按照相应的标准进行，方能确保施工的质量。

管道内的沉降控制标准：管道连接两个局部倾角不能大于b/1000（b为管段长度）。管接头开式值控制标准：当管接头旋转角度或接头开口值小于容许值时，管接头处于安全状态，否则会产生泄漏或损坏，影响使用。通过制定和落实上述控制标准，可以保证地铁隧道施工中地下管线的安全性和完整性。

（二）地铁隧道施工中对地下管线影响的机理分析

在地铁隧道的施工过程中，对地下管线也产生了相应的影响，地下管线刚度超过土体刚度，隧道施工将导致土层内的土层移动位移，地下管线将限制锚固区管道位移。混凝土施工引起的地层位移，将在地下管道的作用下产生许多变化，主要体现在管道纵向弯曲的影响。在地下管线对施工的影响下，管道的竖向位移较大，导致管道横向弯曲。在施工过程中，当土体在施工时，管道和隧道轴线的影响以及管道与隧道开挖之间的相对位置，当影响最为明显时，则发生位移。如在地铁建设时，可能在施工阶段不会对地下管道造成直接的破坏，但是在施工中后期会导致土壤逐渐出现位移，这种位移带来的荷载就会逐渐的对管道产生损害。

二、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

（一）地铁隧道施工对地下管线受力变形情况分析

在地铁隧道施工过程中，它受到许多因素的影响，也会影响到地下管道，导致管道应力和变形。当[巷道 改为隧道]隧道掘进方向与巷道的开挖方向正交时，在受力的状况是不利的。在椭圆形土体运动平面应用中，提出了一种估算无排水条件的方法，由于土壤流失所引起的任何位置土体位移解，在对Loganathan公式运用之后，可以帮助计算地下管道的变形。经过该公式运用就能计算管道的应力变形。

（二）地铁隧道施工中地下管线安全判别分析

在地铁隧道施工过程中，必须采用科学方法对地下管线进行安全识别。通过对刚性管道应力判别法的应用，更有利于解决实际问题。刚性管道的纵向弯曲应力在控制管道应力方面起着重要作用。当管道的弯曲应力大于允许值时，很容易发生破坏和泄漏质量问题。

（三）地铁隧道施工中对地下管线的具体影响分析

1.地铁隧道施工过程中，有许多影响地下管线的因素，其中断面尺寸和隧道埋深直接影响到地下管线的安全。在隧道施工过程中，开挖面与管道的距离和注浆程度将影响到地下管线的完整性。在地铁隧道施工中，大部分采用的方法都是对管道进行遮蔽，这种方法虽然避免了对管道产生直接伤害，但是后期的土层位移依然会影响到管道的安全。在研究影响的过程中，通过三维数值分析，可以很明显地看出，由冲击造成的管道位移极为明显。

2.地盾与隧道表面之间的距离对地下管线的影响是动态的。当盾构面在地下管道前时，随着盾构面的推力增大，影响到的地下管道数量将会增加，而竖向和水平位移将会更加明显。当护盾到达地下管道时，推力的位移不变，而角铁的驱动力对顶部的位移没有多大影响。当盾构机通过地下管道时，管道将在短时间内受到土层快速下移的压力影响，在这个过程中会使压力相对集中，管道也容易受到破坏。

3.此外，管道联合类型的影响以及隧道在地铁隧道施工中的相对位置也更加突出。管道的类型和管道和隧道的相对位置在结构上是多样化的。一些直线与隧道弯矩图的轴线垂直平行，在曲率的顶部可以看到，这是最不利的位置。在管道的连接方面就需要最大化避免出现这个位置，以确保管道的安全。

4.在隧道施工过程中，土体类型和管道材料将影响管道的完整性。管道变形和位移的土体类型及不同管道，应采用不同的理论分析，通过支护、土体和管道耦合分析模型来应用。当土刚度小于管道时，应采用结构模型分析方法，弹性地基梁是典型的分析和应用方法。

5.通过对这些层次的分析以及研究，可以对解决地铁隧道施工带来的管道影响提供一定的借鉴与帮助，在实际的施工过程中，影响到土层变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层位移，因此要在施工过程中采取多样化的措施，减少地下管线隧道施工造成的土体位移，从而最大程度地减少地下管线的应力和位移。通过综合应用土层加固方法和隔震方法，实现施工前地下管线和施工段的加固。在隔离法的应用中，主要是利用设施、根桩和混合桩限制周围土体的位移。

三、结语

总而言之，在城市化快速发展的过程中，通过对地铁隧道的建设，保护地下管线的质量和安全，对提高施工质量是非常有帮助的。从理论水平、研究水平和管道安全效果及判别因素分析等方面对地铁隧道施工的地下管线控制标准进行了研究，为实际施工提供了坚实的基础。

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