徐 旭, 姚满喜, 常 莹

(1.上海大学土木工程系,上海 200072;2.上海隧道股份有限公司,上海 200082)

复杂应力状态下埋地大口径管道沉降分析

徐 旭1, 姚满喜1, 常 莹2

(1.上海大学土木工程系,上海 200072;2.上海隧道股份有限公司,上海 200082)

结合上海轨道交通 7号线 5标区间隧道在盾构推进施工过程中所遇到的复杂问题,探讨复杂状态下大口径埋地管道在受扰动情况下由于土体二次固结而引起的沉降问题.运用非全固结-梁理论和里茨差分法分析大口径埋地管道的沉降随地基系数、埋置深度、管道自身管径以及盾构与污水管距离的变化趋势,分析管道管节间搭接的安全性.通过理论分析,对其他工程中埋地管道及地铁隧道在土体固结沉降和二次固结沉降等问题的解决提供帮助.

沉降;大口径;埋地管道;二次固结;里茨差分法

1 管道沉降计算

1.1 管道扰动土压力

曾国熙等[7-8]在保留土柱滑动面假设的前提下对Marston模型[9]进行了两点修正:①将滑动面上的侧向土压力系数表示为外土柱对内土柱主动侧向土压力的函数,而不是内土柱对外土柱侧向土压力的函数;②考虑内外土柱之间的粘聚力.修正后的内土柱微元 d z的平衡方程如下:

DP+D d p=DP+γD d z+

2[(γzk-2c k)f+c]d z. (1)

当 H≤He时,对平衡方程式 (1)进行积分,可得管顶竖向土压应力为

PH=γH+γH2kf/D+2c(1-2 kf)H/D;(2)当 H＞He时,

PH=γH+γ(2H-He)Hekf/D+

2c(1-2 kf)He/D. (3)

本工作实例中,盾构将穿越Φ3 500 mm污水总管的下方.污水总管在实际地层中的位置以及周围结构如图 1所示,管道计算参数如表1所示.

图 1 Φ 3 500 mm污水管立面图Fig.1 Φ 3 500 mm tunnel ver tical f igure

采用曾国熙模型计算得到管线应力 KS=1.128.当……