史超凡,马石城



隧道开挖对既有管线沉降的影响

史超凡,马石城

(湘潭大学土木工程与力学学院, 湖南湘潭, 411105)

隧道施工使周边管线的附加应力及变形加大, 严重影响管线安全, 而管线监测通常落后于施工, 只有正确地预估管线沉降和沉降规律才能保证施工安全。针对这一问题, 采用ANSYS分析软件, 考虑管土之间的相互作用, 模拟隧道台阶法施工的实际过程, 探讨隧道浅埋暗挖施工对管线的影响, 分析其沉降规律, 并与实测值对比, 研究管线直径、埋深、材质、埋置年代等对其沉降的影响规律。研究结果表明: 模拟值略小于实测值, 但沉降规律一致, 地下水的损失以及地面荷载都将加大管线沉降; 管线的最大沉降与管线直径大致成正比关系; 埋深对管线变形的影响较大, 近地面处随埋深的加大管线沉降加大, 靠近管线处随埋深的加大沉降减小; 不同材质管线的沉降从大到小依次是PVC管、混凝土管、铸铁管、钢管; 壁厚对管线的影响不大。

隧道施工; 地下管线; 沉降; 有限元

统计资料表明38%的地下管线破坏由市政工程施工引起[1], 为了避免施工造成的管线破坏, 国内外诸多学者对这一问题做了大量研究。主要研究方法有经验法[2–3]、解析法[4–6]和数值法[7–10]。但以往的研究多集中在盾构法施工, 对于浅埋暗挖法施工的研究较少。此类研究大多未考虑施工过程对管线沉降的影响, 只注重研究管线的最终沉降, 讨论施工完成后管线的沉降规律, 且在数值建模时不考虑管线与周围土体的接触问题, 通常认为土体与管线始终保持接触, 但实际上管线与土体的刚度相差较大, 很难完全协调变形, 在沉降过程中会发生一定的分离。……