重庆轨道交通某隧道施工对地下管线的影响及控制研究

摘要

对于现阶段复杂的工程问题:隧道开挖对地下管线的影响是当前一个热点和难点。重庆地势高差大，隧道开挖易出现距离地下管线很近的情况，处理不当就会产生管线破坏甚至造成工程事故。通过控制单一变量原则，以重庆轨道交通环线五标陈家坪车站工程为依托，研究了地下隧道开挖对邻近地下污水管道的影响与控制标准。主要取得如下结论:
　　(1)重庆地区内砂泥岩分布广、出露多，软硬互层岩体的强度和变形特性则较为复杂多变。通过改变围岩弹性模量、黏聚力、内摩擦角、管线和隧道的相对位置、管线埋深、管道自身参数和开挖步距等因素，发现了在隧道和地下管线平行的情况下，围岩弹性模量的变化对管线竖向位移的变化影响最大，黏聚力的影响次之，内摩擦角的影响最小;在距离隧道轴线L=0m处沉降量最大，隧道开挖对地下管线的影响范围大致在2倍的隧道净宽，在此范围内可采取减小开挖进尺、超前支护等方法控制管线沉降;围岩越好，地下管线的沉降量就越小。
　　(2)同时发现了在隧道和地下管线垂直情况下，随着围岩的弹性模量、黏聚力和内摩擦角的增大，地下管线竖向位移逐渐减小，沉降曲线呈V字型变化，且在隧道轴线±3m处沉降值变化不大;管线距洞顶距离越小，管线的沉降也会加越大;开挖进尺不同时，管线的最大沉降量均发生在隧道轴线位置，由轴线中间向两边分别减小，开挖进尺越大，地下管线的竖向位移增加的越快。
　　(3)通过陈家坪车站实例分析监测数据和数值模拟的地下管线沉降值进行对比分析，得出地表沉降监测值略小于数值模拟沉降值，隧道拱顶沉降监测值大于数值模拟沉降值;得出地表沉降监测值最接近数值模拟沉降值，在施工过程中如果由于场地限制，不能直接监测地下管线沉降值，可以用地表沉降监测值代替地下管线沉降值，但是地下管线的预警值要略小于直接监测地下管线时的预警值。
　　(4)通过统计分析及结合项目实践，提出重庆地区污水管线的沉降控制建议值为12mm;总结了预防地下管线破坏的一些防护措施，对于地下管线的控制可采取两个方面的措施，一是管线改迁，二是减小开挖进尺、加固围岩、超前支护等方法，使得管线沉降在控制范围内。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 研究目的和意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 地下管线初始应力

1．3．2 管线与周围土体的相互作用

1．3．3 地下管线的破坏模式及允许变形值

1．3．4 隧道施工引起地下管线的变形分析

1．4 地下管线介绍

1．4．1 城市地下管线的基本介绍

1．4．2 城市地下管线的特点

1．5 研究内容以及技术路线

第二章 地下管线的建模分析

2．1．1 建立模型

2．1．2 基本假定

2．1．3 本构模型

2．1．4 参数选取

2．1．5 边界条件

2．1．6 施工方法及施工步骤

2．2 管线的失效模式

2．3 隧道开挖对地下管线的影响因素

2．4 本章小结

第三章 隧道施工对洞顶平行地下管线的影响分析

3．1 围岩变形与抗剪强度对地下管线的影响

3．1．1 围岩的弹性模量对地下管线的影响分析

3．1．2 围岩的黏聚力对地下管线的影响分析

3．1．3 围岩内摩擦角对地下管线的影响分析

3．2 管线和隧道相对位置对地下管线的影响

3．2．1 管线与隧道水平距离的变化对地下管线的影响分析

3．2．2 管线与隧道垂直距离的变化对地下管线的影响分析

3．3 管道参数对地下管线的影响

3．3．1 管道直径对地下管线的影响分析

3．3．2 管道壁厚对地下管线的影响分析

3．4 开挖进尺对地下管线的影响分析

3．5 本章小结

第四章 隧道施工对洞顶垂直地下管线影响分析

4．1 围岩变形与抗剪强度对地下管线的影响

4．1．1 围岩的弹性模量对地下管线的影响分析

4．1．2 围岩的黏聚力对地下管线的影响分析

4．1．3 围岩内摩擦角对地下管线的影响分析

4．2 管线和隧道相对位置对地下管线的影响

4．3 管道参数对地下管线的影响

4．4 开挖进尺对地下管线的影响

4．5 本章小结

第五章 地表沉降与地下管线变形的实测分析

5．1 工程概况

5．1．1 项目概况

5．1．2 工程现场管线布置情况

5．2 监测目的和依据

5．2．1 监测目的

5．2．2 监测依据

5．3 监测方案原则和内容

5．3．1 监测方案的设计原则

5．3．2 监测内容

5．4 管线监测方案

5．4．1 直接观测法

5．4．2 间接观测法

5．5 监测报警值的确定

5．5．1 监控报警值的控制原则

5．5．2 地下管线的监测报警值

5．5．3 监测点的布设原则

5．6 实测结果分析

5．6．1 监测数据

5．6．2 管线沉降模拟和实测值的对比分析

5．7 本章小结

第六章 隧道施工对地下管线影响的控制标准及控制措施

6．1 地下管线破坏理论

6．2 地下管线安全性判别及控制标准

6．2．1 地下管线安全性判别方法

6．2．2 重庆地区管线控制标准建议值

6．3 控制措施

6．3．1 主动控制措施

6．3．2 被动控制措施

6．3．3 工程应用分析

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果