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管线顶管施工上跨既有轨道交通结构的影响分析邓鑫

发表时间：2021/8/10 来源：《建筑科技》2021年9月上作者：邓鑫

[导读] 在信息技术、机械制造快速发展的今天，智能建造是城市轨道交通高质量发展的必然趋势，也是提高其工程建设质量和经济性、运营安全性和效率、运输服务水平的必然要求。

中国建筑第二工程局有限公司邓鑫四川成都 610219

摘要：在信息技术、机械制造快速发展的今天，智能建造是城市轨道交通高质量发展的必然趋势，也是提高其工程建设质量和经济性、运营安全性和效率、运输服务水平的必然要求。文章结合地下管线顶管施工近距离上跨既有轨道交通区间结构，采用有限元软件模拟地下管线全过程施工对既有轨道交通结构的影响分析，以指导地下管线施工，有效地达到了保护轨道交通结构的目的。
关键词：管线顶管；上跨既有轨道交通；结构
        引言
        在城市轨道交通建设中，运用顶管施工能够提高建设的安全性及效率。市政管线与轨道交通同为地下结构，往往市政管线施工会对既有轨道交通区间的结构造成一定影响。因此，本文主要以顶管法施工市政管线工程对既有轨道交通的区间结构影响进行分析，有效保障既有轨道交通结构的安全性。
        1轨道交通中顶管施工技术概述
        1.1优点分析
        在轨道交通中应用顶管施工技术，可以有效避开地面开挖，最大限度保证城市的本来面貌。顶管施工技术的应用具有控声降噪的特点，地下顶进的方式对施工区域周边环境造成的影响是非常小的。与其他施工技术相比，顶管施工技术不会大规模破坏地面、土层结构，在具体施工过程中对生态环境造成的影响相对较小，技术实施过程中体现出较强的生态性。顶管施工技术的应用，以其节能降噪、破坏力小等特点实现了降低工程造价的目标，缓解了地方政府资金压力，是一种能实现地方政府、施工单位共赢的施工技术。
        1.2缺点分析
        在轨道交通中应用顶管施工技术，顶进过程中如果遇到多曲线组合的施工情况，会增加施工难度。同时，当土壤空隙中水分、空气含量超标，在土质偏软的情况下，顶进的精确度会受到影响，可能会导致后期施工过程中地面发生沉降问题，影响整体施工质量和进度。顶管施工技术的应用，对环境的要求也比较高，在空气中水分含量、地方降水量较高的情况下，土壤的稳定性会受到影响，不仅影响顶进精确度，甚至会带来一定安全隐患。所以在具体施工之前，施工单位需要应用其他技术处理好土壤问题，如排水固结法等。
        1.3应用范围
        在轨道交通中，顶管施工技术并非适用于所有施工当中，确定好顶管施工技术的应用范围是非常重要的。例如在施工区域周边建筑较为密集的情况下，为了降低地面开挖对周边环境造成的影响，可以使用顶管施工技术进行管道施工。在施工区域内土壤粘性较大或土壤为粉质土壤的时候，应用顶管施工技术较为适宜。值得一提的是，如果施工区域内土壤中含有较大固定物如石块、混凝土等，是不适合使用顶管施工技术的。
        1.4施工原理
        顶管施工技术是一种专用于埋设管道的施工技术，通常被应用到给排水管道工程中。在具体施工过程中，施工单位需要通过顶进设备将管道顶进到坑中。在顶进的过程中，施工单位应考虑工作坑的坡度，以及坑壁与管道的摩擦力，必要的时候可以采用分节顶进的方式。在管道推进的过程中，推进力主要来源于管道层、中继层以及主顶油缸层，结合掘进机开展管道的预埋工作。
        2顶管施工的三维数值计算模拟与分析
        2.1有限三维数值模型
        为了较准确地反映基坑施工对轨道交通结构产生的附加变形影响，计算分析采用了三维有限元分析方法，考虑土体的非线性因素，模拟顶管施工与既有轨道交通结构间的相互影响。根据圣维南原理，模型在纵向和横向应取基坑开挖深度的2～3倍。计算时的边界条件为：x轴方向采用x向约束，y轴方向采用y向约束，底部采用竖向约束，上表面为自由面。

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        2.2计算工况
        根据施工先后次序，计算中应包括如下计算工况。①工况1：初始地应力平衡，施作雨水管1、2、3，施作轨道交通区间隧道，位移清零；②工况2：施作第一段水源管，完成第一段管道土开挖，其中每段水源管2m；③工况3：施作第二段水源管，完成第二段管道土开挖；④依次施作，至工况56；⑤工况56：施作第五十五段水源管，完成第五十五段管道土开挖。
        2.3计算结果
        对三维数值模拟计算结果进行分析，顶管法施工市政管线上跨既有轨道交通区间结构对区间隧道水平位移影响较小，主要影响区间隧道的竖向位移。在顶管法施工通过既有轨道交通后，累计竖向位移达到最大值。由数值模拟结果知，受管道开挖卸载的影响，临近区间隧道结构局部会发生水平及竖向位移。其中右线隧道最大水平位移约0.099mm，最大隆起量约0.655mm；左线隧道最大水平位移约0.091mm，最大隆起量约0.694mm，隧道变形的最小曲率半径为9.24×105。
        3轨道交通顶管施工技术及质量控制措施
        3.1严格检查顶管施工
        虽然在轨道交通管道施工中很多地方会用到顶管施工技术，但顶管施工技术并非适用于所有施工环节。所以在管道施工之前，施工单位要了解施工区域周边交通情况，结合相关影响以及政府部门对环境保护的要求合理规划交通路线。施工单位需要在施工区域周边路口设立标识牌，也可以委派专业人员协助交警指挥交通，并且还要对施工区域的排水系统进行深入分析和研究，制定优化管道施工的方案。在应用顶管施工技术的过程中，如果出现了意外问题，施工单位则需要设立临时管道，避免影响污水的正常排放，对城市环境造成破坏。施工单位还应严格检查施工范围内储备结构以及污水排放情况，根据对施工区域内埋设物情况进行检查和分析，为顶管施工技术的应用提供有力支持。
        3.2优化顶管施工技术
        与其他管道施工技术相比，顶管施工技术的应用难度较小，但不能否认顶管施工技术的复杂性，所以在具体施工过程中要加强对顶管施工技术的管控力度。施工之前施工单位应做好检查工作，要认真阅读并审核相关技术方案，并采取合理的措施，为后期顶点施工技术的应用打下良好基础。无论是应用顶管施工技术还是其他管道施工技术，施工单位都应加强对施工人员的技术培训，以此提高施工人员的应用能力，确保施工人员在具体施工过程中有能力将顶管施工技术的优势发挥出来。
        3.3顶进施工技术及质量控制措施
        工作井、接收井施工完成后，吊装盾构机械设备、千斤顶、钢板、导轨等下井施工。（1）钢板后背墙的质量控制措施：规格：200×200×2cm。保证后背墙能够均匀受力；（2）导轨安装的质量控制措施：状态稳固，轨距要求、高程要求、流水方向数据精度必须满足顶进施工需要；（3）千斤顶的方向位置推进力度必须均匀；（4）顶铁安装及注意问题：顶铁是千斤顶与管道之间具有“力”的组织协调能力的设备，根据工程规模选择适宜的横顶铁、竖顶铁、U型顶铁或圆形顶铁，确保顶力均匀，平稳推进管道；（5）工具管试顶结束，安装第一节管道，处理好防水止水措施，先挖后顶，即挖即顶，循序渐进，稳妥施工，启动油泵，千斤顶活塞伸出一个冲程，推进管道；停止油泵，打开控制阀，活塞抽回，在启动油泵，继续顶进，循环施工。
        结束语
        轨道交通顶管技术在城市建设和城镇建设的基础设施建设中的应用越来越广泛，新形势下，必须不断研究创新，才能确保有效保障工程质量，因此，要与时俱进，不断探究。
参考文献
[1]张杨,林本海.管道顶管法施工对既有盾构隧道的影响分析[J].广州建筑,2015,43(05):34-39.
[2]王光钦,丁桂保,杨杰.弹性力学(第3版)[M].北京：清华大学出版社,2015.
[3]陈文艳,施文捷,李庆来.基坑近距离跨越既有轨道交通结构的变形影响分析[J].地下工程与隧道,2016(01):11-14+54.
[4]涂承富.顶管上穿施工对既有地铁隧道的影响[J].河南建材,2018,(2):165-167.