深基坑开挖对邻近管线影响的研究现状与展望

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1、深基坑开挖对邻近管线影响的研究现状与展望龙志伟　朱　俊　何　莉（贵州交通职业技术学院，贵州贵阳550008）【摘　要】简要地介绍了理论分析、试验研究、数值计算等方法在深基坑开挖对邻近管线影响研究中的应用，归纳总结了各方法的优点及局限性。在此基础上，重点综述了目前相关研究现状，并指出研究中存在的不足，针对研究中存在的问题提出了今后研究的方向。.jyqkm、150mm、200mm及250mm的离心铸造球墨铸铁管作为研究对象，并得到了轴心拉拔力P、弯矩M和扭矩T的计算公式。同时还有很多学者利用工程类比及模型试验法进行了深入研究，如Crofts、Me

2、nzies和Tarzi[9]提出了一种估算由基坑开挖引起地下管线水平位移的方法。研究认为地下管线向基坑内的水平位移由下式四部分组成：x=x1+x2+x3+x4。式中:x1——由基坑壁向坑内膨胀而导致的地下管线水平位移；x2——由基坑壁与围护结构接触而导致的地下管线水平位移；x3——由于围护结构的弯曲而导致的地下管线水平位移；x4——由于基坑内的回填土的固结而引起的地下管线的水平位移。赵文等[10]采用实测的方法对沈阳地铁一号线盾构隧道施工过程中地下管线的受力和变形状态进行了研究，并通过对管材的材料试验结果进行分析认为地下管线在施工过程中不会破

3、坏，处于安全状态。综合以上研究成果，目前研究主要集中于对某一特定类型的管线在某一特殊地层中的内力及变形规律进行讨论。然而，现实工程中管线种类繁多，材料性质差异巨大，现有研究成果难以完全揭示管线与土体之间作用的普遍规律，只能反映某一特定情况下管线的变形特征。因此，为得到不同类型的管线在不同地层中的作用机理，须结合理论分析和数值计算的方法作进一步的研究。3　数值计算法数值计算方法不但能模拟基坑分布开挖整个过程对管线的作用，还可以考虑结构-土体之间的相互作用及许多复杂因素对计算模型的影响，在研究过程中得到了广泛的应用。李大勇等[11]基于三维有限元

4、方法，并考虑管土及基坑围护结构三者的耦合作用,分析了基坑内被动区土体、地下管线底部土体及侧向土体加固对对地下管线位移的影响。研究表明：基坑被动区土体加固能够最有效地控制地下管线的位移，但在同一加固宽度下,加固深度超过某一最佳加固深度时，加固效果并不理想。因此，为获得最佳经济效益，必须确定最优加固宽度和深度。随后李大勇等[12]采用有限元方法研究了不同因素作用下的内撑式基坑开挖对周围地下管线影响，研究表明：随基坑开挖深度的增加，地下管线位移逐渐增加，加大支撑刚度能够有效地控制地下管线的位移，但当支撑刚度超过某一界限时，其对管线位移的影响并不显著

5、。贾洪斌[13]利用有限差分软件FLAC3D分析了基坑分步开挖、开挖尺寸、不同管径、管线距离基坑远近等因素对地下管线变形的影响。同时，给出了在己知管线材料及管线水平、竖向位移的情况下,通过计算管线的应力、弯矩和转角来判断管线安全状况的方法。胡冬[14]利用ANSYS软件，分别考虑了不同因素作用下悬臂式基坑与内撑式基坑开挖对地下管线位移的影响。研究表明：管线弹性模量越大、离基坑越远、埋深越大、下卧层及管线周围土体弹性模量越大，管线的位移越小；随基坑开挖范围及深度的增大，管线的位移逐步增大；同时，研究指出内支撑式基坑中埋深对地下管线位移的影响与悬

6、臂式基坑相比有显著的不同，在一定深度范围内，地下管线的水平位移及竖向位移随着埋深的增加而增大，但当位移达到最大值后，随着埋深的增加而逐渐减小。目前，众多学者采用数值计算方法对临近深基坑的管线进行了很多研究。但研究仅限于从基坑支护结构参数、管线材料参数和空间位置等方面探讨对地埋管线的影响，极少考虑基坑降水及地表降雨的作用，且大多只针对某一特定土体。为得到更为准确合理的结果，考虑基坑、管线和渗流三者之间的耦合作用，并对处于不同地层的管线展开研究，就显得极为重要了。4　结语地下管线是整个城市系统的重要组成部分，犹如人体的血管，因此，保证地下管线在基

7、坑开挖过程中的运营安全是至关重要的。目前，众多学者运用理论分析、试验及数值计算等方法对此展开了研究，得到了很多有用的结论。然而，由于管线种类、基坑支护形式多样，以及管土相互作用的复杂性，现在还难以完全掌握基坑开挖对邻近管线的影响机理。综合已有研究成果，为进一步研究地埋管线在基坑开挖过程中的力学响应及变形特征，必须针对以下几个方面，作更深入的研究：（1）地下管线种类繁多、埋设的年限不同其破损腐蚀程度也不一样，因此，为保证管线的安全使用，必须针对不同类型和状况的管线，制定不同的安全控制标准。此外，管线之间接口形式和刚度不同，其变形机理必定不同，然

8、而，现在大多数研究将管线看作一轴向刚度均匀的等直管，因此，对于这一问题有待进一步的研究。（2）各个地方土层性质不同，管土之间相互作用机理各有差异，管线在基坑开挖过程