学文网[摘 要]现如今，隧道盾构施工越来越多，却很容易造成周围隧道的土体发生变形，相应的会引起地下管线的变形和位移。如果变形过于剧烈就会造成管线破损，引发管线故障或者管线漏水和爆裂等一系列不良后果。因此本文着重分析了盾构隧道施工对邻近地下管线的影响、地下管线的安全性以及地下管线的保护措施。
[关键词]盾构隧道 施工 地下管线 影响
中***分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）23-0098-01
引言
目前，城市在不断发展，盾构隧道的施工也不断增多，然而，盾构施工往往会对邻近地下管线造成影响，而这些施工的影响问题就现今城市建设的发展趋势来看，不仅不可避免，而且在数量上会不断增加。受到地下隧道施工影响，地下管线可能会因变形过大造成泄漏、停电或通讯中断等事故，这些都将造成很大经济损失以及社会纠纷，严重危害城市的生产建设和人民生命财产的安全。及时地对管线做好相应的保护措施，以保证地下管线的安全正常运行，显得尤为重要。
一、盾构隧道施工的要求
1、工程地质及水文地质的复杂性
一般来说，一条隧道的修建需要跨越一段相当长的距离，加上我国地形一直有复杂多变的特点，对于盾构施工人员是有一定难度的。在一些施工现场甚至会遇到极其复杂的水文地质条件，其经过大自然漫长的洗礼加上人为因素的影响，而且，地质条件存在很大的随机变异性，其复杂程度往往超过施工单位的想象，给盾构施工带来了极大的挑战。因此，施工单位要做好充分的地质勘测工作，运用专业的仪器和方法对施工现场进行精密测量，通过现场测验和采集试样多次进行室内分析等手段得到准确的地质、水文参数，根据得到的数据对施工现场的地质条件进行准确估计，为下一步的盾构施工做好科学合理的理论分析，减少安全事故发生的危险。
2、盾构对长距离掘进、复杂地层的影响
在隧道的盾构施工中，往往遇到阻碍需要进行涉长距离掘进工作，这不仅考验施工人员对设备的灵活运用程度，对现场地质条件的敏锐洞察力，还充分考验用来掘进的刀的锋利度以及耐用性。一般来说，观察刀盘为面板型钢结构，刀具配置采取双层切刀结合重型撕裂刀的形式（重型撕裂刀与滚刀可互换），重型撕裂刀运行轨迹无盲区，可有效保护切刀。这样的道具组合形式除了硬岩有很好的切削外，对砂质土和粘土的开挖也有很好的效果。在进行长距离的掘进时，不需要准备多套道具应对不同的地质条件，减轻施工人员的负担，为长距离掘进节省了一定时间，也提高了施工效率。同时，对施工人员的安全也有一定的保障。
二、盾构隧道施工对邻近地下管线的影响
根据管线与隧道不同的空间位置关系，对主要包括管线埋深、管线管材、管线下卧加固体刚度、管―隧相对偏移距离以及管―隧夹角的影响分析。分别得出了相应的影响规律，主要得出以下结论：
对于隧道与管线正交的情况：随管线埋深的增大，管线竖向位移不断增大，趋势不断明显；水平位移不断减小，峰值不断靠近隧道，但整体较小；管线弯矩不断增大，趋势不断明显。随管线刚度的增大，管线竖向位移与水平位移不断减小，但趋势很不明显；管线弯矩不断增大，趋势较为明显且不断增强。随管线下卧加固体刚度的增大，管线竖向位移不断减小，且趋势不断减弱；水平位移无明显变化；管线弯矩不断减小，趋势不断减弱。
对于隧道与管线平行的情况：相同埋深下，随着管―隧偏移距离的增加，管线的竖向位移明显，且此趋势先逐渐明显后逐渐减弱；管线水平位移则呈现先增加后减小的趋势。
对于隧道与管线斜交的情况：其他条件相同时，随着管―隧夹角的增大（从管―隧平行到管―隧正交），管线沉降槽宽度不断增大，最大沉降无明显差别，反弯点处沉降不断减小；管线水平位移最大值无明显差别，但峰值位置逐渐靠近隧道轴线；管线最大弯矩随管―隧夹角的增大而增大，弯矩曲线逐渐趋于陡峭。
三、地下管线的安全性评价
地下管线安全性判别方法可以分为两大类：应力判别法和管线张角判别法。应力判别法一般适应于刚性管线， 而张角判别法适用于柔性管线。刚性管线和柔性管线的分类是按照管线是否设有可允许转动的接头来区分的， 设有可允许转动接头的管线称为柔性管线， 否则为刚性管线。目前主要有以下几个标准用于控制邻近施工对管线的影响。
（1）管线沉降的控制标准：管线两接头之间的局部倾斜不得超过8/1000， 即通用的4m长的管线接头之间的沉降差不得超过最大斜率2.55mm/m。
（2）管线受弯应力控制标准：通过对管线的理论分析可知， 管节中纵向弯曲应力对管线的受力起控制作用， 故管节中的弯曲应力小于容许值时， 管线可正常使用， 否则将产生泄漏或断裂。
（3）管线接缝张开值控制标准：当管线接头转动的角度或接缝张开值小于允许值时， 管线接头处于安全状态， 否则将产生泄漏或破坏， 影响使用， 参考有关文献的试验数据， 接缝允许张开值可取为0.925。
四、地下管线保护措施
1、无改位地下管线的保护措施
（1）围护桩施工阶段。围护桩施工前，要对现场情况进行详细调查，对管线的实际位置予以确定。
（2）结构施工和土方开挖阶段。土方开挖时，先将管线两侧土方及管线上
方土方挖出，在开挖至管底时，要基于悬吊方向来进行间隔掏洞。
（3）土方回填阶段。土方回填时，若管线下方空间可以通行压路机，那么可行压路机压实，但留有安全距离，特别要注意避免填土机械（如推土机、压路机等）对地下管线进行刮碰。若管线下方空间不能通行压路机，那么必须采用小型夯实机具夯实、人工平整土方。
2、改移后的地下管线保护措施
（1）围护桩施工阶段
为了保证地下管线安全，在围护桩施工前，要详细勘察基坑范围内地下管线的埋深、位置等，并编制详细的管线勘察报告。开钻前，务必要行管线探挖，施工方法可采用人工挖孔方式，每个孔的孔深≥5 m。同时，要将警示牌、警示锥设置在孔口周围，牌上标明管线的方向、深度、类型。
（2）土方开挖影响范围内管线保护措施
主要采取监控保护措施，及时对监测数据进行分析、汇总；预测地下管线的位移、沉降趋势；一旦发现数据与警戒值较为接近时，那么应该及时报警，并采取适当的处理措施。 地下管线控制指标主要包括地下管线允许沉降控制值和地下管线允许位移控制值，也可对管线轴向应变、接头转角、管线曲率、地层变形与管线变形之差、最外层纤维的挠应变、弯矩等设置控制指标。
结束语
施工安全与风险防范管理在工程项目建设中至关重要，是项目工程顺利实施的基础前提。盾构隧道工程存在很高的隐蔽性，并且内部环境复杂多变，各种不确定因素都使其存在施工风险。多数事故并不是由一种原因造成，而是受多种危险因素的影响而产生的。因此，在盾构隧道施工项目中必须要对各个环节进行严格把关，事无巨细，只有这样才能有效确保工程的质量。本文着重对盾构施工所存在的风险进行阐述，并且提出了可行性的方案与对策，对规避盾构施工中的各种风险具有积极的理论与实践意义。
参考文献
[1] 吴波.复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究[D].成都：西南交通大学，2003.
[2] ***，吴波，高波.地铁区间隧道施工对管线影响的数值模拟[J]. 现代隧道技术，2003（1）：16-20.
[3] 毕继红，刘伟.隧道开挖对地下管线的影响分析[J]. 岩土力学，2006，27（8）：1317-1321.
[4] 李大勇. 盾构法施工过程中土体变形特性及其数值分析研究[R]. 上海：同济大学博士后研究工作报告，2004.
[5] 郭建，李集，施烨辉等. 地铁隧道盾构法施工安全风险评估研究综述[J]. 浙江建筑，2014（7）：15-16.
转载请注明出处学文网 » 盾构隧道施工对邻近地下管线的影响