浅谈地铁隧道对邻近地下管线的影响

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1、浅谈地铁隧道对邻近地下管线的影响中铁隧道勘测设计院有限公司广东广州510380摘要：随着地铁的进一步发展，针对管线的解决措施会日趋完善。但是，受各地的地质情况、施工工艺、管线规划等诸多情况的影响，管线问题也将长期影响地铁事业的发展。文章针对地铁隧道施工对临近管线的处理方式进行分析。关键词：地铁隧道；管线；变形；处理1.管线功能失效分析管线功能失效的形式是多样的，并因其周围土体受到施工扰动而产牛.附加应力和附加变形。同时,由于管线的刚度远大于土体的刚度，乂必然会对周围土体的移动产生抵抗作用。在施工扰动

2、作用下，管线可能产生泄漏，甚至结构上的破坏。贺长俊从风险角度提出了管线功能失效的定义，使用概率的方式定义，通过作用在管线结构上外荷载与其当前承载能力的对比。当管线功能失效时，结构最不利位置处的荷载效应不超过其当前的承载力，引入Pf=P[R<S]=P[Z<0],式中S为结构的荷载效应，为荷载、结构材料参数和几何参数等多种因素的函数，Z是多元随机自变量的函数。荷载响应、强度作用破坏示意图Clarke系统总结了管线的各种破坏类型及其原因,Attewell等提出了脆性灰铁管的几种功能失效的模式:

3、①纵向弯矩引起横向断裂;②环向弯矩引起纵向劈裂;③熔断、由讼期腐蚀引起孔洞或穿孔;④管线接头处泄漏;⑤引入连接点处泄漏；⑥直接冲击引起损伤。上述破坏形式的出现与管线的材料、接头类型、几何尺•、」•等多种因素有关。在地铁施工过程中,开挖引起周围地层的差异沉降是导致管线功能丧失的主要原因，主要表现形式为纵向弯矩引起的横向断裂。对于非刚性连接的管线，地层差异沉降导致的管线接头张开也是非常普遍的现象。施工过程中对管线产生影响，管线破坏后又反作用于工程，破坏程度愈演愈烈；二者的影响界定很难区分，例如给排水管线

4、的自然老化造成管线功能失效，失效后对工程本体造成一定的影响，而随着工程本体遇水后出现结构失稳，又反作用于水管，造成更人的破坏。所以，在进行管线风险评估过程中，要考虑全面，各种因素做好统计，统筹分析概率，做到万无一失。1.管线控制标准及处理方法(1)管线受弯应力控制标准同样条件下，不同材质的管线对隧道施工引起的扰动反应不同。管线刚度越人，管线变形越小，管线对土体的约束作用越人。如铸铁管对隧道开挖引起的拉应变比较敏感,一般压应变不起控制作用。总拉应变主要由两部分组成:与曲率相关的弯曲应变和轴向应变。受管

5、线铸造质量等多种因素的影响，管线破裂吋的拉应变值变化很人，一•般在4000-6000μ&epsilon；o铸铁的缺陷会引起应力集中、在管壁相对较薄地方的拉应变可以降到2000μ&epsilon；c另外,Jt•他原因导致地层移动而引起管线的应力集中也会导致铸铁的功能失效，因此制定管线迁改方案吋要重点考虑这些因素。Attewell等提出了在直接拉应力作用下总允许应变的限制范围。关于拉应变取值,Herbert和Leach指出:对于直径大于300mm的灰色铸铁管取200με

6、,直径小于300mm的灰色铸铁管取150με是合理的；在相对不利情况下，可将上述取值分别降低为150和100με。刘建航、侯学渊用弹性地基梁法计算了施工引起的管道地基沉陷以及管道的弯曲应九将管道变形的曲率半径作为判断标准。EI(d4S/dx4)+KSd=KSpd式中:S为地层沉降量;Sp为管线沉降量;El为管线弯曲刚度;K为地基基床系数;d为管线直径。(2)管线沉降控制标准国外此方面的研究中O′RourkeTrautman提出了一种管线损害评估

7、的经验方法，主要参考指标是管线可能受损处的地层移动坡角Smax/i/它与可能的管线破坏的关系是高斯沉降分布的函数。国内0前在工程实践中采用的标准如下：①参考广州地铁相关技术规定，管线两接头之间的局部倾斜不得超过8/1000；②参考北京、重庆地铁施工总结的的相关技术指标，地表最大斜率为2.55mm/mo⑶管接缝张开控制标准Attewell等人给出了铸铁管在地层移动作用下接头转角与脱开的允许值。在没有足够资料条件下,管线接头转角θ可以采用保守的估计，并取最大估计值。当管线与隧道横交吋，将计算

8、的估计值与控制标准比较,可以做出管线的安全性评价。魏新江、魏刚等提出接缝允许张开值[△]，即直径为D、管节长度为b的管节在管线沉降曲线曲率最大处(1/R)接缝张开值需满足Db/R<[A]o1.管线处理过程中的难点与措施建议3.1管线处理过程中的难点⑴管线调查工作闲难地铁线所涉及到的管线种类繁多，数量庞人。各类管线虽然冇管路规划，但是，在施工过程中，小的细节变动在所难免，高差、平面位置时有变动，这就给后期管线调查带来了诸多不定因素。另外因产权所属关系不同,同一区域