| 标题 | 地铁盾构隧道施工对城市地下管线的影响研究 |
| 范文 | 吴浩 摘 要：现阶段地铁建设主要采用盾构隧道施工，但这种施工方式会造成现场周围土体变形，挤压附近地下管线，造成地下管线破损。本文将研究盾构施工对于城市地下管线的影响，并提出在盾构施工中保护地下管線的措施。 关键词：盾构隧道施工；地下管线；影响；研究；措施 为缓解交通拥挤，节约宝贵的城市土地资源，北京、上海、广州、武汉、深圳等二十多个大中城市都展开了大规模的地铁建设。但各大城市经过多年的建设发展，在地下敷设着大量、密集的供电、供水、污水、供暖、通信、天燃气管线，它们间距窄小，交错纵横，有些还超期服役，在盾构施工中稍有不慎，就会酿成事故。——2010年9月长沙地铁施工破坏天然气管道，喷出3米高的气柱长达一个多小时；2011年7月南京地铁施工破坏燃气管道，导致燃气泄漏，沿线居民停止供气；2011年9月北京地铁15吨施工破坏地下水管，导致候车大厅被水淹；2018年7月深圳地铁施工在3天内破坏7条电缆，挖爆供水主管道，致使沿线用户停水停电。[1]——这就要求我们认真研究如何降低盾构施工对地下管线造成的不利影响。 一、盾构施工对地下管线的影响 为减少地铁建设对城市地面交通与居民生活的影响，现在一般采用盾构法进行全机械化施工：不开挖地面，而是将巨大的盾构机向地中推进，通过支撑性管片支撑住隧道，并开挖正前方土体，再运出土体，依靠千斤顶在后方加压推动盾构机前进，同时拼装新的支撑性管片，形成地铁隧道结构。这种施工方法速度快，劳动强度低，施工人员少，不受气候、降雨的影响，适用于软土作业。 但盾构施工，会破坏土体原平衡态，改变土体四周的应力状态，造成土体塑性变形与弹性变形，甚至引起地表沉降，继而造成地下管线受到更大的附加应力，发生位移、破损。——再具体分析，可以发现： 当地下管线与地铁隧道正交时，盾构施工会造成管线竖向位移与水平位移，但管线的水平位移会不断减少，而竖向位移却不断增大[2]； 当地下管线与地铁隧道平行时，盾构施工同样会造成管线竖向位移与水平位移，但管线的竖向位移与水平位移都会先增加再减少； 当地下管线与地铁隧道斜交时，盾构施工对管线造成的水平位移变化不大，但随着管线与隧道夹角变大，管线沉降槽宽度也会不断变大。 此外，软土土体含水量越大，盾构施工对管线造成的附加应力越大；而土体弹性模量越大，位移越小；地下管线直径越大，长度越长，受盾构施工影响越大；埋深超过4～6米的地下管线受盾构施工的影响较小；当地下管线与地铁隧道垂直距离达20～30米时，受盾构施工的影响会增大[3]；地下管线材料的刚度越大，受盾构施工的影响越小，两者成反比。 二、地铁盾构施工中保护地下管线的措施 （一）前期准备 在施工前，必须邀请施工沿线地下管线的各家产权单位都拿出管线分布图，并组织人员详细调查核实，摸清所有地下管线的位置；然后，向全体施工人员进行详细的技术交底，让每一个人员都心中有数，有备无患。 （二）掘进试验 正式施工前，必须先进行试验性掘进，以掌握土体的实际情况，测定土压力，摸清地面沉降与土体变形的规律。 （三）合理布置施工顺序 如果地铁隧道分为下行线和上行线，则不必开挖双线两端，而开挖双线一端；先挖下行线，再挖上行线。这样可以减少盾构施工造成的土层变形。 （四）提高土体承载力 据测算，土体弹性模量为10兆帕时，管线竖向位移可达8毫米，水平位移可达17毫米；而当本弹性模量为70兆帕时，管线的竖向位移会降到4毫米，水平位移可降到3毫米。[4]所以，对施工所到之处较松软的土层，可先进行注浆加固，提高土体弹性模量。——亦可在盾构施工过程中，根据地面沉降监测进行同步注浆。注浆压力控制在0.3兆帕左右，每环大约注浆3.3立方米～3.6立方米。在施工中若穿越砂性粉土层，还要进行二次注浆。还要科学测算双液浆配合比，保证浆液有较快的凝固速度。 （五）控制盾构推进速度 盾构推进越慢，对土体的扰动越小，但太慢的推进速度又会延误工期。所以，在穿越、接近地下管线时，盾构推进速度应控制在每分钟1厘米～每分钟1.5厘米左右，每推进25厘米（大约25分钟），要停顿30分钟，让应力充分释放出来，再推进25厘米，再停顿30分钟，依此循环作业，直至穿过地下管线。 （六）控制出土量 出土量太大、出土速度太快，会造成地面沉降。这就需要根据盾构机开挖面与管片长度，计算每环的出土量（一般每环出土量为37.86立方米），这样可以降低地面沉降。 （七）拼装管片 盾构推进结束后要等待几分钟，直到土体与盾构机固结，再尽可能少的回缩千斤顶，然后从下到上拼装管片。拼装时前方土压力一旦下降，应反转螺施机回填土体。拼装速度要快，拼装结束后应尽快恢复向前推进。 三、结语 随着地铁建设的发展，盾构施工与地下管线必将发生更多、更频繁的“亲密接触”。我们应加强相关研究，提高盾构施工质量，保护地下管线安全。 参考文献： [1]朱叶艇，张桓，张子新，黄昕，刘宽.盾构隧道推进对邻近地下管线影响的物理模型试验研究[J].岩土力学，2016，37（S2）：151-160. [2]沈晓伟，王涛.盾构隧道施工对地下管线影响的有限元分析[J].隧道建设，2010，30（06）：649-651. [3]孙宇坤，吴为义，张土乔.软土地区盾构隧道穿越地下管线引起的管线沉降分析[J].中国铁道科学，2009，30（01）：80-85. [4]吴为义，孙宇坤，张土乔.盾构隧道施工对邻近地下管线影响分析[J].中国铁道科学，2008（03）：58-62. |
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