暗挖隧道施工導致鄰近管線變形規(guī)律及控制技術研究

摘要：從橫向和豎向兩個角度，分析暗挖隧道施工中管線變形的誘因及發(fā)展規(guī)律，明確注漿引起的應力異常以及施工位置對管線周圍環(huán)境的影響，是誘發(fā)暗挖隧道施工鄰近管線變形的主要因素。從注漿角度出發(fā)對管線變形進行控制，并結合不同施工區(qū)段設計不同的注漿系數(shù)。之后通過應用測試，證明管線變形控制技術的有效性和可行性。測試結果顯示：管線的水平位移和豎直位移并未出現(xiàn)較為明顯的波動，且始終處于較低水平。其中，水平位移基本穩(wěn)定在1.0～2.0mm區(qū)間范圍內(nèi)，豎直位移基本穩(wěn)定在2.5～60mm區(qū)間范圍內(nèi)。

關鍵詞：暗挖隧道施工；鄰近管線；變形規(guī)律；注漿

0" "引言

對城市地下管線的構成情況進行分析可發(fā)現(xiàn)，除了最基礎的供水、排水、熱力、燃氣、通信、電力管線之外，還包括廣播電視、工業(yè)等各類管線以及相關其附屬設施[1]。作為保障城市運行的“生命線”，上述重要的基礎管線設施與千家萬戶的用水用電、通信收視、供暖做飯存在直接相關關系[2]，極大程度上影響著百姓生活的方方面面。

在城鎮(zhèn)化進程快速推進的大背景下，城市地下管線在數(shù)量上呈現(xiàn)出越來越多的發(fā)展趨勢[3]，在規(guī)模上也呈現(xiàn)出越來越大的趨勢，管線的構成狀況也表現(xiàn)出越來越復雜的趨勢[4]。從現(xiàn)階段城市地下管線體系的建設管理情況來看，對應的管理水平、完善程度還存在一定提升的空間[5]，部分城市的地下管線在規(guī)模、位置、產(chǎn)權歸屬、運行年限等方面存在信息模糊情況，由此導致由基坑工程引起的環(huán)境效應問題難以得到有效控制，管線爆裂、城市內(nèi)澇、道路塌陷等事故常有發(fā)生[6]。

在開展大、中城市老舊城區(qū)地下空間開發(fā)利用過程中，基坑開挖對地下管線的影響評估及地下管線變形控制是其面臨的最為突出的問題之一[7]?；诖?，本文在客觀全面分析暗挖隧道施工下，鄰近管線變形規(guī)律的基礎上，設計了針對相關的控制技術，并通過對比測試的方式，分析驗證了設計控制技術的應用價值。

1" "暗挖隧道施工對鄰近管線的影響

為了能夠?qū)崿F(xiàn)對暗挖隧道施工鄰近管線變形問題的有效控制，對其變形規(guī)律進行準確分析是極為必要的[8]。

1.1" "導致管線橫向變形

結合暗挖盾構隧道施工階段變形發(fā)展情況進行分析，可知在管線橫向變形方面，管線沉降量與注漿系數(shù)之間存在直接相關關系，二者成反比關系發(fā)展。這也就意味著暗挖隧道施工階段的注漿量越少，需要進行填充處理的孔隙就越多。當孔隙涌入大量土體時，最直接的影響就是地下管線發(fā)生橫向位移。

1.2" "導致管線沉降

結合實踐對管線沉降的規(guī)律分析可發(fā)現(xiàn)，在地層中掘進過程中，以掘進軸線為基礎，施工斷面與管線之間的距離越遠，對應管線的沉降變化量越小。需要特別注意的是，受應力關系的影響，部分區(qū)域可能會出現(xiàn)不同幅度隆起狀況。

2" "管線變形控制技術設計

結合上述分析結果可以看出，影響管線變形的主要因素可以分為兩個方面，分別為注漿引起的應力異常以及施工位置對管線周圍環(huán)境的影響。針對于此，可以采取相應的技術措施，控制管線變形。

2.1" "加大注漿量

受施工項目的設計要求約束，施工位置與管線之間的關系是無法通過人為的方式進行控制調(diào)整的，因此本文在對管線變形進行控制時，主要從注漿角度出發(fā)。以上述分析結果為基礎，在控制管線變形階段，盡量增加暗挖盾構機的注漿量以控制管線變形。

2.2nbsp; "嚴控關鍵孔注漿

對關鍵孔注漿進行科學管控，有利于控制管線變形。關鍵孔注漿的作用是對熔巖地質(zhì)中的裂隙結構主通道進行填充，借助裂隙主通道與其他地質(zhì)空隙之間的連通關系，確保漿液能夠?qū)崿F(xiàn)最理想的封堵效果，同時也可在一定程度上對周圍的圍巖起到加固作用。

2.3" "制定合理注漿標準

設計盾構施工不同區(qū)段時，對應的沉降風險不同，需要執(zhí)行不同的注漿標準，以實現(xiàn)對變形問題的控制。本文設計的具體注漿標準如表1所示。

2.4" "科學控制注漿壓力

具體注漿過程中，隨著盾構刀盤與管線之間的距離逐漸縮短，管線沉降量也會表現(xiàn)出逐步增大的發(fā)展趨勢。針對此，為了實現(xiàn)對上述情況的有效控制，在沉降速率最大階段，即盾尾通過管線約1.0倍埋深的位置時，需將注漿壓力設置在30.0MPa以上，通過這樣的方式，將沉降量穩(wěn)定控制在較低水平。當盾尾逐漸遠離管線1.0倍埋深范圍時，注漿壓力設置在15.0MPa以上即可。

3" "應用測試

對設計管線變形控制技術實際應用效果進行分析時，以某暗挖法深基坑工程案例為基礎開展了對比測試。

3.1" "工程概況

某快速路改造工程對應隧道的S節(jié)點，屬于獨立的深基坑工程。對測試獨立深基坑工程的施工位置進行分析，其位于兩條道路的交叉口位置。在交叉口下，所在區(qū)域水務集團鋪設了兩條鋼質(zhì)地下輸水管線，對應的編號分別為DN1800、DN1400，埋深分別為1.45～1.55m、1.60～1.74m。

在走向上呈現(xiàn)出南北分布的特點，以隧道中心線為基礎，二者之間的夾角為80.6°。其中，管線之間的凈距為1.6m，具體直徑為1.8m，壁厚為16.0mm。

工程的設計要求如表2所示。施工環(huán)境各土層的具體參數(shù)如表3所示。

3.2" "測試結果與分析

3.2.1" "設置對照組

結合表2和表3所示的數(shù)據(jù)信息，按照測試施工項目設計要求，開展具體的測試。在具體的測試過程中，為了能夠更加直觀地分析設計控制技術應用效果，分別設置文獻[6]和文獻[7]提出的控制技術作為對照組，通過分析不同技術下的測試結果，對本文設計變形控制技術的應用效果作出客觀評價。

3.2.2" "測試結果分析

在具體的分析過程中，分別從水平方向上和豎向方向上對管線的變形情況進行統(tǒng)計，得到的數(shù)據(jù)結果如圖1所示。結合圖1所示的信息對不同控制技術下，管線在水平方向上和豎向方向上的位移情況，進行分析可看出：

在文獻[6]控制技術下，對應的水平位移和豎向位移均表現(xiàn)出了較為明顯的不穩(wěn)定性。其中，水平（轉(zhuǎn)下頁）（接上頁）位移的最大值和最小值分別為7.1mm和1.2mm，豎向位移的最大值和最小值分別為12.9mm和5.9mm。

文獻[7]控制技術的測試結果中，對應的水平位移和豎向位移均表現(xiàn)出了較高的穩(wěn)定性，但具體的變形程度相對偏高。其中，水平位移基本穩(wěn)定在3.0～4.5mm區(qū)間范圍內(nèi)，豎向位移基本穩(wěn)定在7.0～8.5mm區(qū)間范圍內(nèi)。

相比之下，在本文設計控制技術的測試結果中，管線的水平位移和豎向位移并未出現(xiàn)較為明顯波動，且始終處于較低水平。其中，水平位移基本穩(wěn)定在1.0～2.0mm區(qū)間范圍內(nèi)，豎向位移基本穩(wěn)定在2.5～60mm區(qū)間范圍內(nèi)，與對照組相比具有明顯優(yōu)勢。

4" "結束語

為了保障安全施工，本文提出暗挖隧道施工鄰近管線變形規(guī)律及控制技術研究，分析了暗挖隧道施工條件下鄰近管線的變形規(guī)律，提出了針對性的控制措施，并通過模擬對比測試的方式驗證了管道變形控制技術的應用效果。本文所提出的管道變形控制技術，對暗挖隧道施工有一定的借鑒意義和參考價值。

參考文獻

[1] 李興龍，藺文帥.復雜地質(zhì)條件下矩形頂管下穿管線影響分

析[J].高速鐵路技術， 2023， 14（2）： 94-100.

[2] 詹濤，吳波，吳兵兵，等.緊鄰淺埋暗挖地鐵隧道地下密集

管線及土層變形[J].科學技術與工程，2023，23（11）： 4755-

4764.

[3] 廖鵬，孫濤，韓守程，等.富水圓礫地層地鐵盾構隧道施工

對地下管線變形影響規(guī)律及控制措施研究[J].建筑技術開

發(fā)，2022，49（14）： 82-84.

[4] 趙明喆，李博.城市多條管線穿越既有道路變形規(guī)律研究

[J].建筑結構， 2022，52（S1）：3159-3164.

[5] 高瑞，柳植，郭效同，等.復雜地層環(huán)境盾構施工引起管線

變形實測分析[J].建筑技術開發(fā)，2022，49（5）： 4-7.

[6] 陳志敏，范長海，文勇，等.超淺埋隧道下穿管線沉降變形

及控制基準研究[J].公路，2021，66（9）： 371-378.

[7] 張建鋒.新建管線穿越既有地鐵工程引起的變形規(guī)律分析

[J].黑龍江交通科技，2021，44（6）：149+151.

[8] 朱斌.巖溶地層地鐵盾構施工引起地下管線變形規(guī)律分析

[J].四川建材，2021，47（4）：181-182.