地铁盾构隧道对既有燃气管线影响规律及控制措施研究-USB迷|专注于互联网分享

2024年5月11日发(作者：刚依楠)

市政·交通·水利工程设计

Municipal窑Traffic窑WaterResourcesEngineeringDesign

地铁盾构隧道对既有燃气管线影响规律

及控制措施研究

StudyonInfluenceLawandControlMeasuresofShieldTunnel

onExistingGasPipeline

毕研超

（济南市交通工程质量与安全中心，济南250014）

BIYan-chao

（Ji忆nanTrafficEngineeringQualityandSafetyCenter，Ji忆nan250014，China）

【摘要】

以济南城市轨道交通3号线二期工程为依托，开展了地铁盾构隧道对既有燃气管线影响规律的研究，并基于得到的变形

规律提出其控制措施。研究表明：在掌子面平衡压力一定（150kN）的情况下，燃气管线竖向位移随注浆压力的增大先减小后增大；

各种工况下燃气管线竖向最大位移均小于10mm，差异沉降满足变形控制标准。

揖Abstract铱

BasedonthesecondphaseprojectofJinanurbanrailtransitLine3,thispaperstudiestheinfluencelawofmetroshieldtunnelon

theexistinggaspipeline,aultsshowthatthevertical

displacementofgaspipelinedecreasesfirstandthenincreaseswiththeincreaseofgroutingpressurewhenthebalancepressureofthepalm

surfaceisconstant(150kN).Undervariousworkingconditions,themaximumverticaldisplacementofthegaspipelineislessthan10mm,and

thedifferentialsettlementmeetsthedeformationcontrolstandard.

【关键词】

地铁隧道；盾构施工；数值模拟；管线变形

揖Keywords铱

subwaytunnel;shieldconstruction;numericalsimulation;pipelinedeformation

TU990.3；U231.3；U455.43【中图分类号】

【DOI】10.13616/j.2023.05.022

【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）05-0087-04

1引言

随着我国地下交通快速发展袁地铁在城市中心地带建设

广泛袁吴波等

[1]

首先利用土工离心模型试验袁模拟了隧道开挖

对管线的影响遥毕继红

[2]

采用Abaqus有限元分析软件袁模拟隧

道开挖对地下管线的影响袁结果表明袁管线周围土的性状袁与

双线隧道的相对位置以及管线自身刚度尧管径等不同遥李璐

[3]

以北京地铁某盾构隧道垂直下穿燃气管道及其混凝土套管工

程为研究对象袁利用有限元软件建立了围岩-隧道-地下管线

耦合的三维计算模型袁在围岩-荷载模型理论的基础上利用单

元野生死冶原理和N-R计算方法模拟了左尧右线隧道的下穿过

程遥任恒

[4]

研究了地铁隧道开挖对邻近埋地燃气管线的临界距

离袁研究管材尧管径尧埋深对管线沉降量的影响遥白伟

[5]

等基于

现场量测结果袁找到了前期地表沉降规律袁分析了隧道开挖对

燃气管线的影响遥任恒

[6]

采用FLAC3D模拟软件袁以北京地铁

廖公庄站要田村站区间地段为背景袁选用了较为典型的管材

时袁往往会穿越密集尧复杂的地下管线袁尤其是燃气管线遥隧道

盾构施工势必会引起周围土体产生扰动袁当新建地铁盾构隧

道距既有燃气管线较近袁一旦处理不当袁燃气管线将会产生沉

降变形袁致使其发生泄漏尧爆燃等问题袁对管线运营安全产生

不利影响遥因此袁有必要研究地铁盾构施工对既有燃气管线的

影响规律袁并以此来提出一系列控制变形措施袁对城市地铁建

设和地下管线保护具有重要意义遥

目前袁前人在隧道开挖对地下管线的影响领域研究较为

【作者简介】毕研超

（1988~），男，山东济南人，工程师，从事市政工程

质量监督研究。

工程建设与设计

Construction

DesignForProject

为研究对象袁探讨了燃气管线的沉降规律遥张竹清

[7]

总结了地

铁盾构隧道下穿高压LNG管线距离要求及与实际施工水平

相符的沉降控制标准计算公式遥可以发现袁前人的研究大多通

过研究管材尧现场实测以及模拟现有实际工程袁单一地揭示盾

构隧道施工对燃气管线的影响规律袁未能将变形控制标准分

析与数值模拟计算结合在一起袁以此来得出其影响规律及控

制措施遥

本文依托济南城市轨道交通3号线二期工程向阳站至临

港站区间隧道工程袁首先袁分析盾构隧道与燃气管线变形控制

标准曰其次袁通过建立三维有限元数值模型来进一步探讨与研

究盾构施工对既有燃气管线的变形影响曰最后袁基于变形规律

提出燃气管线的变形控制措施遥

2.2工程地质与水文地质

本段线路沿线揭露地层按其沉积年代及工程性质可分为

人工堆积层尧第四系沉积层袁大部分呈现可塑和硬塑状态遥该

区位于黄河向小清河的径流区袁地下水主要赋存于含碎石粉

质黏土尧粉土尧粉砂及黏性土中袁地下水类型主要为孔隙潜水遥

地下水位埋深为1.70~8.00m袁地下水稳定水位高程为

16.15~16.56m袁呈自北向南逐渐降低的趋势遥

3.1

3.1.1

盾构隧道施工对既有燃气管线的影响分析

数值模型的建立

计算模型及参数

为进一步分析盾构施工对燃气管线的影响袁采用Midas

GTS-NX有限元软件进行模拟遥燃气管道尧盾构管片尧注浆等

2.1

工程概况

项目概况

本区间盾构隧道袁位于济南市历城区机场路遥区间全长

结构本构关系选择线弹性关系遥土体本构关系采用修正摩尔

库伦本构模型

[8]

遥在整体计算模型中袁采用位移边界条件袁土体

模型的顶面为自由边界

[9]

袁底面设置为固定边界袁两侧面为法

向约束遥计算模型平行于燃气管线方向取70m袁垂直地铁方向

取80m袁模型在土层深度方向上取40m遥模型X向为垂直地

铁方向曰Y向为平行地铁方向曰Z向为竖向渊向上为正冤袁共计

137823个单元袁67946个节点遥其中袁各构件大小均按实际大

小模拟袁盾构推力及注浆压力按实际大小计算遥三维整体有限

元模型如图2所示遥模型中燃气管道尧地铁结构具体参数见

表2遥

表1盾构施工参数

推进速度

（/mm·min

-1

）

40耀70

3055m袁采用盾构法施工袁管环内径5.8m袁外径6.4m袁环宽

1.2m袁分6块拼装袁管片厚度0.3m袁盾构施工参数见表1遥本

段燃气管线为中压燃气管袁管道采用外径D508mm钢管袁壁

厚9.5mm尧11.9mm遥其中袁明开槽施工段袁管道壁厚9.5mm袁

管线埋深约1.91~2.21m曰拉管施工段袁管道壁厚11.9mm袁管

线埋深约2.21~11.3m遥中压燃气管线与区间隧道相对位置关

系如图1所示遥

开挖直掌子面压盾壳厚度注浆压力注浆量

径/mm

6680

力/MPa

0.1耀0.16

/mm

100

/MPa

0.2耀0.3

5.5耀6

2—盾构左线；

1—燃气管；

地面标高

D/m

中压天然

气管道

DN500

鬃（/毅）H/m

3—盾构右线

鬃

区间左线

图2

3.1.2模拟计算工况设置

三维计算模型

注院H为燃气管线埋置深度曰D为管线与隧道的直线距离曰鬃为直

线D与竖直方向的夹角遥

为进一步研究盾构施工过程中掌子面平衡压力和盾尾注

浆压力对燃气管线的影响

[10-11]

袁以下设置掌子面压力为145kPa尧

150kPa尧180kPa袁注浆压力为＜300kPa尧300kPa尧400kPa尧

图1

中压燃气管线与区间隧道相对位置关系图

市政·交通·水利工程设计

Municipal窑Traffic窑WaterResourcesEngineeringDesign

500kPa袁按不同组合形式进行模拟计算遥掌子面压力及注浆压

力组合情况见表3遥

表2

结构名称

燃气管道

区间管片

盾壳

盾尾注浆

盾尾注浆硬化

弹性模E/GPa

206

前方随P

的增大而减小袁在盾构工作面后方袁随P

增大先减

小后增大遥且计算反映袁各种工况下燃气管线竖向最大位移

结构参数

泊松比滋

0.3

0.2

0.45

0.2

0.3

重度酌（/kN/m

）

78.5

25.0

78.5

4.0~5.0mm遥相比之下P

不足及盾尾注浆不密实引起的管线

位移更严重遥所以盾构施工过程中必须制订切实可行的盾尾

注浆方案袁保证管片与地层之间的间隙被严密充填遥同时袁严

格控制P

在1.2酌H附近变化袁P

过大则引起管线前期隆起遥

0.50

-0.50

-1.00

-1.50

-2.00

-2.50

-3.00

-3.50

-4.00

-4.50

-5.00

0.00

34.5

3伊10

-4

3伊10

-1

表3

工况

工况1

工况2

工况3

工况4

工况5

掌子面压力及注浆压力组合情况

模拟情景

=150、P

=300

=145、P

=300

=150、P

约300

=400kPa

=180、P

=300

=150、P

=400

<300kPa

=300kPa

7080

注院1.按照区间埋深袁掌子面平衡压力标准值约为150~153kPa袁

注浆压力按照工程经验取300kPa袁故以这两个压力组合为适宜本工

程的标准组合值袁即为工况1遥

2.P

为掌子面压力曰P

为注浆压力遥

注院P

=150kPa

盾构推进步序/环

图4盾构施工全过程中燃气管线竖向位移

渊掌子面平衡压力一定冤

3.2数值模拟结果分析

按照工况1渊即P

=150尧P

=300kPa冤计算袁得到燃气管道

2冤在P

一定渊300kPa冤的情况下渊见图5冤袁燃气管线竖向

位移随P

的增大先增大后减小曰管线竖向位移速率在盾构工

作面前方随P

的增大先减小后增大袁在盾构工作面后方袁随P

增大先增大后减小遥且计算反映袁各种工况下燃气管线竖向最

大位移在3.75~4.15mm遥计算反映袁P

较标准压力减小约5%

以后袁计算出现错误而无法进行袁即P

较标准压力减小约5%

以后掌子面将出现滑移破坏遥当P

较标准压力增大约20%以

最大竖向沉降值出现在测点187附近袁且最大值出现在盾构

工作面推过后13.5m位置渊见图3冤遥

燃气管线

后袁盾构推进前方出现较大隆起遥所以盾构推进过程中应该严

格控制P

袁可稍大于标准压力袁但不能较标准压力小遥

4.1

4.1.1

燃气管线变形控制措施

盾构施工影响的过程控制

设置试验段

通过测量数据的反馈袁摸索地层变化及轴线控制的规律袁

图3盾构推过后模型整体竖向变形

通过本段的掘进袁对地面沉降尧隧道轴线控制尧衬砌安装质量

等基本有了各项控制措施袁施工参数也基本掌握袁能利用信息

反馈指导施工遥

4.1.2掌子面平衡压力设定

掌子面平衡压力应始终与隧道上覆土厚度相适应遥根据

为进一步研究平衡P

和P

下袁盾构推进对燃气管线的影

响袁分别提取工况1~5的计算结果进行对比分析遥可以发现院

1冤在P

一定渊150kN冤的情况下渊见图4冤袁燃气管线竖向位移

随P

的增大先减小后增大曰管线竖向位移速率在盾构工作面

工程建设与设计

Construction

DesignForProject

0.50

-0.50

-1.00

-1.50

-2.00

-2.50

-3.00

-3.50

-4.00

-4.50

0.00

在3.75~4.15mm遥

2冤各种工况下燃气管线竖向最大位移均小于10mm袁差

异沉降小于0.3%L

渊L

为管节长度冤袁满足变形控制标准袁现盾

构设计及施工方案对燃气管线安全运营造成影响可控遥

<180kPa

3冤为进一步降低盾构施工对燃气管线的影响袁盾构施工过

=145kPa

程中除调整盾构施工参数外袁还应采取施工监测的措施遥

【参考文献】

10203040

5060

=150kPa

7080

[1]吴波,高波,索晓明,等.城市地铁隧道施工对管线的影响研究[J].岩

土力学,2004(4):657-662.

[2]毕继红,刘伟,江志峰.隧道开挖对地下管线的影响分析[J].岩土力

学,2006(8):1317-1321.

[3]李璐.盾构隧道施工对邻近地下燃气管线的影响规律研究[D].北京:

北京交通大学,2012.

[4]任恒,付明.地铁隧道开挖对邻近燃气管线的影响数值模拟[J].内蒙

古煤炭经济,2020(12):150-151.

[5]白伟,梁新权,张学民,等.复杂环境条件下地铁隧道下穿燃气管线

加固技术[J].交通科学与工程,2010,26(4):30-34.

[6]任恒.地铁隧道施工中垂直燃气管线沉降规律研究[D].淮南:安徽理

工大学,2020.

[7]张竹清.地铁盾构隧道下穿高压LNG(液化天然气)管线距离要求及

沉降控制标准探讨[J].隧道建设,2016,36(5):531-536.

[8]韩健勇,赵文,李天亮,等.深基坑与邻近建筑物相互影响的实测及

数值分析[J].工程科学与技术,2020,52(4):149-156.

[9]邵广彪,孙剑平,魏焕卫.深厚杂填土场地基坑支护设计与施工技术

[10]韩健勇,赵文,关永平,等.地铁车站洞桩法开挖变形规律分析[J].应

用力学学报,2015,32(4):623-629.

[11]吴圣智,李建,王明年,等.护盾式TBM施工中隧道受力与变形现场

试验研究[J].岩石力学与工程学报,2021,40(12):2500-2509.

[12]中华人民共和国住房和城乡建设部.城市轨道交通工程监测技术

规范:GB50911—2013[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.

[J].建筑技术,2011,42(8):727-730.

盾构推进步序/环

注院P

=300kPa

图5盾构施工全过程中燃气管线竖向位移渊注浆压力一定冤

实际施工经验袁通过盾构前方沉降监测结果判断掌子面平衡

压力设定值与自然土压力的吻合程度遥在实际施工过程中袁可

控制盾构机前的地层沉降量在负沉陷0~2mm遥

4.1.3盾尾注浆

1冤合理配比的浆料院建议实际配合比参数根据试验段试

验进行调整遥

2冤注浆压力院建议实际盾构施工中袁在初始试验段按

1.2酌H设定注浆压力注浆袁并逐渐摸索最佳参数遥

3冤跟踪注浆院对土体固结沉降袁可根据后期沉降观测袁采

用跟踪压注固结浆液的方法来控制后期沉降遥

4.2燃气管线保护措施

经对现设计方案分析袁盾构施工引起燃气管道的变形在

安全控制范围内袁但变形较大袁为进一步减小施工影响袁避免

后期责任袁本文燃气管线保护拟采取施工监测方案遥

盾构区间施工过程中需对燃气管线的变形进行监测袁利

用变形监测数据指导盾构施工参数调节袁做到信息化施工遥根

据本项目燃气管线保护需要袁同时根据GB50911要2013叶城

市轨道交通工程监测技术规范曳3.3条规定袁本工程燃气管线

监测等级为二级袁施工过程中需对燃气管线竖向位移进行监

测袁采取间接法袁即对管线周边土体沉降变形进行观测

[12]

遥

5结论

1冤在掌子面平衡压力一定渊150kN冤的情况下袁燃气管线

竖向位移随注浆压力的增大先减小后增大袁竖向最大位移

4.0~5.00mm曰在注浆压力一定渊300kPa冤的情况下袁燃气管线

竖向位移随掌子面压力的增大先增大后减小袁竖向最大位移

【收稿日期】2022-07-20

2024年5月11日发(作者：刚依楠)

市政·交通·水利工程设计

Municipal窑Traffic窑WaterResourcesEngineeringDesign

地铁盾构隧道对既有燃气管线影响规律

及控制措施研究

StudyonInfluenceLawandControlMeasuresofShieldTunnel

onExistingGasPipeline

毕研超

（济南市交通工程质量与安全中心，济南250014）

BIYan-chao

（Ji忆nanTrafficEngineeringQualityandSafetyCenter，Ji忆nan250014，China）

【摘要】

以济南城市轨道交通3号线二期工程为依托，开展了地铁盾构隧道对既有燃气管线影响规律的研究，并基于得到的变形

规律提出其控制措施。研究表明：在掌子面平衡压力一定（150kN）的情况下，燃气管线竖向位移随注浆压力的增大先减小后增大；

各种工况下燃气管线竖向最大位移均小于10mm，差异沉降满足变形控制标准。

揖Abstract铱

BasedonthesecondphaseprojectofJinanurbanrailtransitLine3,thispaperstudiestheinfluencelawofmetroshieldtunnelon

theexistinggaspipeline,aultsshowthatthevertical

displacementofgaspipelinedecreasesfirstandthenincreaseswiththeincreaseofgroutingpressurewhenthebalancepressureofthepalm

surfaceisconstant(150kN).Undervariousworkingconditions,themaximumverticaldisplacementofthegaspipelineislessthan10mm,and

thedifferentialsettlementmeetsthedeformationcontrolstandard.

【关键词】

地铁隧道；盾构施工；数值模拟；管线变形

揖Keywords铱

subwaytunnel;shieldconstruction;numericalsimulation;pipelinedeformation

TU990.3；U231.3；U455.43【中图分类号】

【DOI】10.13616/j.2023.05.022

【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）05-0087-04

1引言

随着我国地下交通快速发展袁地铁在城市中心地带建设

广泛袁吴波等

[1]

首先利用土工离心模型试验袁模拟了隧道开挖

对管线的影响遥毕继红

[2]

采用Abaqus有限元分析软件袁模拟隧

道开挖对地下管线的影响袁结果表明袁管线周围土的性状袁与

双线隧道的相对位置以及管线自身刚度尧管径等不同遥李璐

[3]

以北京地铁某盾构隧道垂直下穿燃气管道及其混凝土套管工

程为研究对象袁利用有限元软件建立了围岩-隧道-地下管线

耦合的三维计算模型袁在围岩-荷载模型理论的基础上利用单

元野生死冶原理和N-R计算方法模拟了左尧右线隧道的下穿过

程遥任恒

[4]

研究了地铁隧道开挖对邻近埋地燃气管线的临界距

离袁研究管材尧管径尧埋深对管线沉降量的影响遥白伟

[5]

等基于

现场量测结果袁找到了前期地表沉降规律袁分析了隧道开挖对

燃气管线的影响遥任恒

[6]

采用FLAC3D模拟软件袁以北京地铁

廖公庄站要田村站区间地段为背景袁选用了较为典型的管材

时袁往往会穿越密集尧复杂的地下管线袁尤其是燃气管线遥隧道

盾构施工势必会引起周围土体产生扰动袁当新建地铁盾构隧

道距既有燃气管线较近袁一旦处理不当袁燃气管线将会产生沉

降变形袁致使其发生泄漏尧爆燃等问题袁对管线运营安全产生

不利影响遥因此袁有必要研究地铁盾构施工对既有燃气管线的

影响规律袁并以此来提出一系列控制变形措施袁对城市地铁建

设和地下管线保护具有重要意义遥

目前袁前人在隧道开挖对地下管线的影响领域研究较为

【作者简介】毕研超

（1988~），男，山东济南人，工程师，从事市政工程

质量监督研究。

工程建设与设计

Construction

DesignForProject

为研究对象袁探讨了燃气管线的沉降规律遥张竹清

[7]

总结了地

铁盾构隧道下穿高压LNG管线距离要求及与实际施工水平

相符的沉降控制标准计算公式遥可以发现袁前人的研究大多通

过研究管材尧现场实测以及模拟现有实际工程袁单一地揭示盾

构隧道施工对燃气管线的影响规律袁未能将变形控制标准分

析与数值模拟计算结合在一起袁以此来得出其影响规律及控

制措施遥

本文依托济南城市轨道交通3号线二期工程向阳站至临

港站区间隧道工程袁首先袁分析盾构隧道与燃气管线变形控制

标准曰其次袁通过建立三维有限元数值模型来进一步探讨与研

究盾构施工对既有燃气管线的变形影响曰最后袁基于变形规律

提出燃气管线的变形控制措施遥

2.2工程地质与水文地质

本段线路沿线揭露地层按其沉积年代及工程性质可分为

人工堆积层尧第四系沉积层袁大部分呈现可塑和硬塑状态遥该

区位于黄河向小清河的径流区袁地下水主要赋存于含碎石粉

质黏土尧粉土尧粉砂及黏性土中袁地下水类型主要为孔隙潜水遥

地下水位埋深为1.70~8.00m袁地下水稳定水位高程为

16.15~16.56m袁呈自北向南逐渐降低的趋势遥

3.1

3.1.1

盾构隧道施工对既有燃气管线的影响分析

数值模型的建立

计算模型及参数

为进一步分析盾构施工对燃气管线的影响袁采用Midas

GTS-NX有限元软件进行模拟遥燃气管道尧盾构管片尧注浆等

2.1

工程概况

项目概况

本区间盾构隧道袁位于济南市历城区机场路遥区间全长

结构本构关系选择线弹性关系遥土体本构关系采用修正摩尔

库伦本构模型

[8]

遥在整体计算模型中袁采用位移边界条件袁土体

模型的顶面为自由边界

[9]

袁底面设置为固定边界袁两侧面为法

向约束遥计算模型平行于燃气管线方向取70m袁垂直地铁方向

取80m袁模型在土层深度方向上取40m遥模型X向为垂直地

铁方向曰Y向为平行地铁方向曰Z向为竖向渊向上为正冤袁共计

137823个单元袁67946个节点遥其中袁各构件大小均按实际大

小模拟袁盾构推力及注浆压力按实际大小计算遥三维整体有限

元模型如图2所示遥模型中燃气管道尧地铁结构具体参数见

表2遥

表1盾构施工参数

推进速度

（/mm·min

-1

）

40耀70

3055m袁采用盾构法施工袁管环内径5.8m袁外径6.4m袁环宽

1.2m袁分6块拼装袁管片厚度0.3m袁盾构施工参数见表1遥本

段燃气管线为中压燃气管袁管道采用外径D508mm钢管袁壁

厚9.5mm尧11.9mm遥其中袁明开槽施工段袁管道壁厚9.5mm袁

管线埋深约1.91~2.21m曰拉管施工段袁管道壁厚11.9mm袁管

线埋深约2.21~11.3m遥中压燃气管线与区间隧道相对位置关

系如图1所示遥

开挖直掌子面压盾壳厚度注浆压力注浆量

径/mm

6680

力/MPa

0.1耀0.16

/mm

100

/MPa

0.2耀0.3

5.5耀6

2—盾构左线；

1—燃气管；

地面标高

D/m

中压天然

气管道

DN500

鬃（/毅）H/m

3—盾构右线

鬃

区间左线

图2

3.1.2模拟计算工况设置

三维计算模型

注院H为燃气管线埋置深度曰D为管线与隧道的直线距离曰鬃为直

线D与竖直方向的夹角遥

为进一步研究盾构施工过程中掌子面平衡压力和盾尾注

浆压力对燃气管线的影响

[10-11]

袁以下设置掌子面压力为145kPa尧

150kPa尧180kPa袁注浆压力为＜300kPa尧300kPa尧400kPa尧

图1

中压燃气管线与区间隧道相对位置关系图

市政·交通·水利工程设计

Municipal窑Traffic窑WaterResourcesEngineeringDesign

500kPa袁按不同组合形式进行模拟计算遥掌子面压力及注浆压

力组合情况见表3遥

表2

结构名称

燃气管道

区间管片

盾壳

盾尾注浆

盾尾注浆硬化

弹性模E/GPa

206

前方随P

的增大而减小袁在盾构工作面后方袁随P

增大先减

小后增大遥且计算反映袁各种工况下燃气管线竖向最大位移

结构参数

泊松比滋

0.3

0.2

0.45

0.2

0.3

重度酌（/kN/m

）

78.5

25.0

78.5

4.0~5.0mm遥相比之下P

不足及盾尾注浆不密实引起的管线

位移更严重遥所以盾构施工过程中必须制订切实可行的盾尾

注浆方案袁保证管片与地层之间的间隙被严密充填遥同时袁严

格控制P

在1.2酌H附近变化袁P

过大则引起管线前期隆起遥

0.50

-0.50

-1.00

-1.50

-2.00

-2.50

-3.00

-3.50

-4.00

-4.50

-5.00

0.00

34.5

3伊10

-4

3伊10

-1

表3

工况

工况1

工况2

工况3

工况4

工况5

掌子面压力及注浆压力组合情况

模拟情景

=150、P

=300

=145、P

=300

=150、P

约300

=400kPa

=180、P

=300

=150、P

=400

<300kPa

=300kPa

7080

注院1.按照区间埋深袁掌子面平衡压力标准值约为150~153kPa袁

注浆压力按照工程经验取300kPa袁故以这两个压力组合为适宜本工

程的标准组合值袁即为工况1遥

2.P

为掌子面压力曰P

为注浆压力遥

注院P

=150kPa

盾构推进步序/环

图4盾构施工全过程中燃气管线竖向位移

渊掌子面平衡压力一定冤

3.2数值模拟结果分析

按照工况1渊即P

=150尧P

=300kPa冤计算袁得到燃气管道

2冤在P

一定渊300kPa冤的情况下渊见图5冤袁燃气管线竖向

位移随P

的增大先增大后减小曰管线竖向位移速率在盾构工

作面前方随P

的增大先减小后增大袁在盾构工作面后方袁随P

增大先增大后减小遥且计算反映袁各种工况下燃气管线竖向最

大位移在3.75~4.15mm遥计算反映袁P

较标准压力减小约5%

以后袁计算出现错误而无法进行袁即P

较标准压力减小约5%

以后掌子面将出现滑移破坏遥当P

较标准压力增大约20%以

最大竖向沉降值出现在测点187附近袁且最大值出现在盾构

工作面推过后13.5m位置渊见图3冤遥

燃气管线

后袁盾构推进前方出现较大隆起遥所以盾构推进过程中应该严

格控制P

袁可稍大于标准压力袁但不能较标准压力小遥

4.1

4.1.1

燃气管线变形控制措施

盾构施工影响的过程控制

设置试验段

通过测量数据的反馈袁摸索地层变化及轴线控制的规律袁

图3盾构推过后模型整体竖向变形

通过本段的掘进袁对地面沉降尧隧道轴线控制尧衬砌安装质量

等基本有了各项控制措施袁施工参数也基本掌握袁能利用信息

反馈指导施工遥

4.1.2掌子面平衡压力设定

掌子面平衡压力应始终与隧道上覆土厚度相适应遥根据

为进一步研究平衡P

和P

下袁盾构推进对燃气管线的影

响袁分别提取工况1~5的计算结果进行对比分析遥可以发现院

1冤在P

一定渊150kN冤的情况下渊见图4冤袁燃气管线竖向位移

随P

的增大先减小后增大曰管线竖向位移速率在盾构工作面

工程建设与设计

Construction

DesignForProject

0.50

-0.50

-1.00

-1.50

-2.00

-2.50

-3.00

-3.50

-4.00

-4.50

0.00

在3.75~4.15mm遥

2冤各种工况下燃气管线竖向最大位移均小于10mm袁差

异沉降小于0.3%L

渊L

为管节长度冤袁满足变形控制标准袁现盾

构设计及施工方案对燃气管线安全运营造成影响可控遥

<180kPa

3冤为进一步降低盾构施工对燃气管线的影响袁盾构施工过

=145kPa

程中除调整盾构施工参数外袁还应采取施工监测的措施遥

【参考文献】

10203040

5060

=150kPa

7080

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[J].建筑技术,2011,42(8):727-730.

盾构推进步序/环

注院P

=300kPa

图5盾构施工全过程中燃气管线竖向位移渊注浆压力一定冤

实际施工经验袁通过盾构前方沉降监测结果判断掌子面平衡

压力设定值与自然土压力的吻合程度遥在实际施工过程中袁可

控制盾构机前的地层沉降量在负沉陷0~2mm遥

4.1.3盾尾注浆

1冤合理配比的浆料院建议实际配合比参数根据试验段试

验进行调整遥

2冤注浆压力院建议实际盾构施工中袁在初始试验段按

1.2酌H设定注浆压力注浆袁并逐渐摸索最佳参数遥

3冤跟踪注浆院对土体固结沉降袁可根据后期沉降观测袁采

用跟踪压注固结浆液的方法来控制后期沉降遥

4.2燃气管线保护措施

经对现设计方案分析袁盾构施工引起燃气管道的变形在

安全控制范围内袁但变形较大袁为进一步减小施工影响袁避免

后期责任袁本文燃气管线保护拟采取施工监测方案遥

盾构区间施工过程中需对燃气管线的变形进行监测袁利

用变形监测数据指导盾构施工参数调节袁做到信息化施工遥根

据本项目燃气管线保护需要袁同时根据GB50911要2013叶城

市轨道交通工程监测技术规范曳3.3条规定袁本工程燃气管线

监测等级为二级袁施工过程中需对燃气管线竖向位移进行监

测袁采取间接法袁即对管线周边土体沉降变形进行观测

[12]

遥

5结论

1冤在掌子面平衡压力一定渊150kN冤的情况下袁燃气管线

竖向位移随注浆压力的增大先减小后增大袁竖向最大位移

4.0~5.00mm曰在注浆压力一定渊300kPa冤的情况下袁燃气管线

竖向位移随掌子面压力的增大先增大后减小袁竖向最大位移

【收稿日期】2022-07-20

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地铁盾构隧道对既有燃气管线影响规律及控制措施研究

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