地鐵隧道施工對地下管線的影響

胡義強

中鐵隧道集團三處有限公司

【摘 要】隨著城市化進程的加快，交通方面也有著很大進步，地鐵交通成為環節城市人口交通壓力的重要舉措。在地鐵隧道施工過程中，涉及到的內容比較多，施工對地下管線的質量也有著很大影響。本文主要就地鐵隧道施工中地下管線控制的標準及影響機理加以分析，然后對地下管線受力變形情況和安全判別進行闡述，最后對地下管線的具體影響詳細探究，希望能通過此次研究分析，對地鐵隧道的施工水平提高起到積極促進作用。

【關鍵詞】地鐵隧道；地下管線；影響

引言

近些年我國的經濟水平有了大幅度提高，城市建設發展也比較迅速，地鐵交通在經濟發展背景下也逐漸完善化。地鐵建設中隧道施工是比較重要的環節，在這一施工過程中涉及到的內容比較多，對地下管線的影響也比較大。通過從理論上對地鐵隧道施工下的地下管線影響分析研究，就能為實際實際的安全性以及質量提高打下基礎。

1.地鐵隧道施工中地下管線控制的標準及影響機理分析

1.1地鐵隧道施工中地下管線控制的標準分析

地鐵隧道施工過程中的管線控制需要按照相應的標準，按照這些標準進行實施，才能保障施工的質量保障。其中在管線沉降控制的標準方面，在管線兩接頭間局部傾斜不能超過b/1000（b 為管節長度）；管節受彎應力控制標準，在管節當中縱向彎曲應力對管線受力起到控制作用，所以管節中的彎曲應力就要小于容許值[1]。管接縫張開值控制標準 當管線接頭轉動的角度或接縫張開值小于允許值時，管道接頭處于安全狀態，否則，也將產生泄漏或破壞，影響使用。通過對這些控制標準的遵循，就能保障地下管線在地鐵隧道施工中的安全完整性。

1.2地鐵隧道施工中對地下管線影響的機理分析

地鐵隧道施工過程中，會對地下管線造成相應的影響，地下管線的剛度會比土體的剛度大，在進行隧道施工中會引起地層運動區域內的土體位移，地下管線錨固區土體會限制管線位移。在具體的施工中所引起的地層位移在地下管線作用下會帶來諸多的變化，主要體現在對管線縱向彎曲會造成影響。以及在地下管線受到對到施工影響下，造成管線較大豎向位移，會造成管線的橫向彎曲。在施工中的土體發生了位移的時候，對管線影響和隧道軸線以及管線相對位置有著關系，在管線和隧道開挖方向平行以及垂直的時候是影響最為明顯的[2]。而有的地鐵施工中，有的不會造成地下管線破壞，但是在土體的位移情況下，如果有大荷載交通車輛行駛以及很大溫差因素影響，就會造成管線的損壞。

2.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

2.1地鐵隧道施工對地下管線受力變形情況分析

在對地鐵隧道施工過程中，受到多方面因素影響，也會對地下管線造成影響，造成管線受力變形等。地下管線和隧道開挖方向正交的時候，在受力的情況是比較不利的。在通過橢圓形土體移動平面的應用時，提出用于估算不排水條件下，由于土體損失引起的任意位置土體位移解，在對Loganathan的公式應用后，就能有助于地下管線受力變形的計算。通過這一公式應用就可對管線受力變形進行計算，在公式當中的 R為掘進機半徑；h為隧道軸線埋深，z為距離地面的垂直深度，由地面向下為正，x為距離隧道軸線的橫向水平距離，μ為土體的泊松比，ε0為不排水土體損失率[3]。

2.2地鐵隧道施工中地下管線安全判別分析

地鐵隧道施工過程中地下管線的安全判別，需要采取科學的方法進行應用，通過剛性管線應力安全性判別方法的應用，對實際問題的解決就比較有利。剛性的管線縱向彎曲應力對管線受力能起到有效控制作用。而在管線的彎曲應力大于容許值的時候，就會容易出現斷裂以及泄漏質量問題[4]。另外，通過承插接口管線接縫張開值的判別方法應用也比較重要，管線接頭轉動角度，以及接縫張開值比允許值小的時候，管道接口就比較安全，大于允許值就會出現管節脫開的質量問題，對管線的正常使用就會產生影響。

2.3地鐵隧道施工中對地下管線的具體影響分析

地鐵隧道施工過程中，對地下管線的影響因素比較多，其中隧道的斷面大小以及埋深會直接影響地下管線的安全性。具體隧道施工過程中，推進力以及開挖面到管線的距離，以及注漿程度都會影響地下管線的完整性。在地鐵隧道施工中，多數是采取的盾構法，這一施工方法的應用就對周邊土體的原有應力造成了破壞，土體會因此而發生位移，這樣就會帶動相鄰地下管線發生位移的現象。在對這一影響研究過程中，通過三維數值模擬進行分析就能明確看出，施工中的推進力對管線位移造成的影響是比較明顯的。盾構開挖面到地下管線不同距離對地下管線影響也呈現出動態化狀態。在盾構工作面在地下管線的前方時候，地下管線就會隨著盾構的推進力所增大，豎向以及水平位移就比較明顯的呈現[5]。在盾構達到了地下管線時，推進力變化位移不發生變化，刀盤推進力對上方位移的影響不是很大。在盾構穿過了地下管線的時候，管線就會受到推動力因素影響而快速回落，在這一過程中就會使得應力相對集中，管線也比較容易發生破壞。

再者，地鐵隧道施工中對地下管線的影響中，管線的接頭類型以及和隧道相對位置的影響也比較突出。施工中管線接頭的類型以及管線和隧道相對位置比較多樣化。有的管線是垂直以及平行隧道軸線的彎矩圖，這就能看到對到上方曲率最大是不利的位置。在管線的接頭方面就要最大化避免出現這一位置，保障管線的安全性。

隧道施工過程中的低下管線影響中，土體的類型以及管線材料也會對其完整性產生影響。土體類型和管材不同在管線變形以及位移中，就要采取不同理論實施分析，在管線周圍土體剛度以及管線剛度在統一數量級的時候，就可通過支護以及土體和管線耦合作用分析模型進行應用。土體剛度比管線小的時候就要通過結構模型分析方法加以應用，其中的彈性地基梁就是比較典型的分析應用方法。

通過這些層面的影響分析研究，就能為實際的問題解決提供支持，對這些影響就要采取針對性的措施加以應對。在具體的隧道施工中有著很大復雜性，所以影響因素也比較多，要結合實際對消除影響因素的措施進行優化應用。要加強地下管線的保護，在措施實施上能多樣化呈現，盡量減少隧道施工引起地下管線平面處的土體位移，從而最大可能的減少地下管線應力以及位移。通過土體加固方法以及隔離法的應用進行綜合性應用，土體加固方法的應用是施工前對地下管線和施工區間土體實施注漿加固措施實施。而在隔離方法的應用上，就是設施樹根樁以及攪拌樁等，對管線周邊土體位移加強限制。還可通過信息化的施工方法應用，在施工前的各項參數全面掌握，以及通過信息化技術應用來預測下一階段和最后階段施工狀態，及時性對施工方案修改，這樣就能有助于經濟效益的提高。

3.結語

綜上所述，城市化迅速發展過程中，通過對地鐵隧道的施工，保障地下管線的質量安全，就有利于施工質量提高。從理論層面對地鐵隧道施工中地下管線的控制標準，以及管線的安全判別和具體的影響因素分析、保障措施等層面的研究，就能為實際施工安全性打下堅實基礎。

參考文獻：

[1] 駱建軍，張頂立，王夢恕，張成平. 北京地鐵暗挖車站施工對管線的影響分析[J]. 鐵道學報. 2015（05）

[2] 袁正輝，賀美德. 地鐵隧道施工對地下管線的影響[J]. 市政技術. 2014（05）

[3] 畢繼紅，劉偉，江志峰. 隧道開挖對地下管線的影響分析[J]. 巖土力學. 2015（08）

[4] 王霆，劉維寧，李興高，何海健. 地鐵施工影響鄰近管線的研究現狀與展望[J]. 中國鐵道科學. 2015（06）

[5] 駱建軍，張頂立，王夢恕，張成平. 地鐵施工對管線的影響[J]. 中國鐵道科學. 2015（06）