浅析地铁盾构隧道施工对城市地下管线影响的研究

发表时间:2021/5/21   来源:《基层建设》2020年第31期   作者:陈春林
[导读] 摘要:随着城市化建设的高速扩展,为了分流城市的交通出行,保障居民交通出行的稳定运行,城市地铁的项目建设在我国一线城市陆续展开来,取得了非常理想的出行效果,给城市的发展也带来了经济效益。
        中铁二局集团有限公司城通分公司  四川成都  610000
        摘要:随着城市化建设的高速扩展,为了分流城市的交通出行,保障居民交通出行的稳定运行,城市地铁的项目建设在我国一线城市陆续展开来,取得了非常理想的出行效果,给城市的发展也带来了经济效益。但在地铁工程的施工建设中,施工作业区都位于人口密集,环境复杂的生活区,由于施工的特性原因,很容易对周边的居民环境造成排水、供水、电力、通信等生活影响。笔者主要浅析城市地下管线在地铁盾构隧道施工中的影响,希望能够为我国地铁施工提供参考。
        关键词:地铁建设;盾构隧道施工;地下管线;市政建设
        前言:通过案例对各式各样的城市地下管线数据分析说明,现今管线变形的参数指标类型繁多,主要描述管线变形的参数类型有底层位移、管线位移等。但从实际的地铁工程施工角度分析,施工单位通常采用监测地表沉降、地下管线沉降监测、管线接口等参数指标来安全分析地下管线的情况。但是地下管线的类型繁多,不同的管线材质、使用用途差距也颇大,也因此造成地下管线安全参数之间的类差。施工单位在项目施工前,要重点对盾构区间沿线的地下管线进行分析取值,确保地铁项目施工的顺利进行。
        一、地下管线的分类分析
        城市地下管线是指城市范围内工业企业、燃气热力、电力通信、供水排水、广播电视等附属设施管线。城市地下管线的种类非常多,且相关的材质、实用用途也有很大差别,城市地下管线是城市运行和应急管理的重要基础设施,是保障居民生活、安全生产、正常工作的“生命线”。
        1.1、供水工程管线
        供水工程管线是给城市居民和工业、企业等,输送生活、生产正常使用的各类标准用水。为保障管内用水的质量,供水管道要选用具有密封性好、耐用性久、抗压型强的环保材料,适用供水长期运行。供水管线按需要配置消防设施,提供城市防灾应急之用,保障城市需求的正常运行。
        1.2、排水工程管线
        居民日常生活的废水和用于工业、企业生产的废水,是城市污水的主要来源,污水排入污水管网中,输送到指定的污水处理场所;城市服务用水,城市降雨、降雪等自然水,通过地下排水管道排入到河流中。
        1.3、电力工程管线
        电力工程管线传统的输送方式,是通过电力架设设备,从空中输送,正常的有高压输电,生产、生活输电等线路,但在城市居民区,低压电力管线已经用敷设的方式,从地下输送低压电力,这种方式,已逐渐形成了趋势。
        1.4、电信通讯管线
        电信通讯信号的传输主要是通过电缆和光缆设备,光缆传输相对于电缆传输有着传输容量大、速度快的优点。地下敷设电缆线较少时,通常采用电缆直埋敷设排管的方式,沿线的电信管线按城市配套需求,配置网柜、分线箱等电信设施,保障沿线两侧通信的需求。
        1.5、热力工程管线
        热力工程管线属于压力管线,主要功能是给城市居民生活和工业、企业生产,输送供暖为主的热水和蒸汽,满足城市居民冬天供暖需求,热力管线周边温度相对较高,施工中不能损坏热力工程管线,这样容易引起烫伤等安全事故的发生。
        1.6、燃气工程管线
        在城市地下管道中,燃气管道具有高危、高压的特性,管道漏气可能引发火灾、爆炸等危险事故。燃气管道的材质采用的是聚乙烯管、钢管等材料,主要是安全输送生活生产使用的天然气,保障城市生活生产的需要。


        二、地下管线对盾构施工影响的分析研究
        2.1刚性接口地下管线对盾构施工影响的分析研究
        在实际的盾构施工受到影响时,地下管线可能会出现竖向位移变化的发生,甚至还有可能出现向两侧位移的现象,后续的施工顺利开展就受到了影响。所以,施工单位一定要注意地下管线位移的方向,保证实际的施工质量和施工效率,为整个项目的正常运行提供保障依据。
        当施工地下管线周边的土质密度比较均匀时,施工单位不需要分析土质与管线之间的关系,管线变形受到周边土质的影响不大。当密度比较均匀的土体与地下管线进行反复受压下,土体下沉与地下管线变形也会呈现平等状态存在。
        当刚性接口处的抗弯强度与地下管道的强度大致相等时,施工单位在计算强度时,就不需要再计算地下管道材质与接口处材质之间的刚性类差,且这类问题可以直接分析成是强度因素。
        2.2柔性接口地下管线对盾构施工影响的分析研究
        地下管线除了有刚性接口之外,在实际的管线应用中,还辅助有非常多类型的接口方式,造成了不同管线接口受力特征之间的差异。但值得注意的是,当柔性接口的地下管道出现变形时,就会直接造成接口处的受力变化,即可能会出现一定的问题,情况严重变形时,还会形成管道接口的脱落,且直接影响到地下管线的使用功能,以及开展盾构施工的后续工作。所以为了在施工中杜绝这类问题的发生,施工单位就必须要结合施工现场的实际情况,来计算分析柔性接口地下管道变形的原因,根据结果,制定出应对措施,才能体现出管线自身的优势与价值,更好地开展施工运行工作。
        三、地铁隧道施工中对地下管线影响分析及应对措施
        3.1、在地铁隧道施工过程中,要保证地下管线的完整性,开挖面与管道的距离,注浆程度是重要的影响因素;其中断面尺寸和隧道埋深,直接影响到地下管线的安全。解决此类问题的应对措施和技术方法,通常采用的都是对地下管道进行加固保护,这种应对措施虽然避免了对地下管道产生直接的破坏,但是后续的土层位移,还是会影响到地下管道的安全性。
        3.2、管道的类型和隧道的相对位置,在结构形式上是多样化的,地下管道的类型影响,以及在地铁隧道施工中的相对位置也更加突出,在地下管道的连接上,需要避免一些管线,直线与隧道弯矩的轴线垂直平行,形成的不利位置,可以杜绝地下管道的安全隐患。
        3.3、在隧道施工中,土质的类型和管道的材料,也是影响地下管道完整性的因素之一。土体位移和管道变形,可以采取土体加固的方法来解决问题。当土质强度小于管道时,属于弹性土质地基,采用结构模型方法来进行分析,然后采用隔离法措施,利用根桩和混合桩设施,限制周围土体的位移。
        3.4、管道改迁过程中,要根据周边环境和地下工程主体实施的相应顺序,设计管线改迁计划,尽量要避免因管道长度过短,造成一些不必要的问题发生。在改迁任务完成后,应拆除原地下管道,以确保改迁工作的完整性,不留后遗问题。在具体实施施工环节方面,要根据现场情况结合实际问题应对分析,同时制定安全、实用、经济、有效的方案,保证工程施工过程有序稳定,达到有效保护地下管道的目的。
        3.5、在实际的地铁盾构施工中,引起土层变化和管道安全问题的因素有非常多,而土体位移则是施工引起的最主要问题。因此在隧道盾构施工前,应采取土层加固法和隔离法,对地下管线和施工段进行加固措施,可以减少因隧道施工引起的土体位移、管线变形的情况发生,有效地保证施工的正常运行。
        四、结论
        综上所述,在城市地铁项目的施工中,要想减少隧道施工对城市地下管线的影响,施工单位需要分析其影响因素,并根据分析的结果,制定好针对城市地下管线的保护措施和应对解决方法,按照项目控制标准进行施工,才能更好地提高城市建设的施工质量,保护好城市赖以生存的“生命线”。
        参考文献:
        [1]城市隧道施工影响下地下管线变形破坏特点及渗漏水影响机理[D].杨光.北京交通大学2017(02):226-227.
        [2]基于既有地下管线使用安全地铁暗挖施工地表沉降控制基准[D].孙硕.石家庄铁道大学2017(06):306-308.
        [3]城市隧道施工影响下地下管线变形破坏特点及渗漏水影响机理[D].杨光.北京交通大学2017(07):114-115.
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