隧道降水施工对既有市政管线隧道影响浅议
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摘要：随着城市的发展，基础设施的建设获得了较快的发展，特别是市政管线隧道施工在市政基础设施建设中起着至关重要的作用。本文笔者以具体的城市隧道的降水施工为案例，分析了隧道施工对既有市政管线的影响，总结出了既有市政管线隧道的受力特征以及变化规律，进而为降水施工提供依据，保证隧道结构的安全性，实现城市的和谐有序发展。
关键字：隧道；降水施工；既有市政管线隧道；受力；沉降
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：
城市规模的扩大和经济的飞速发展，推动了城市化的进程，对交通提出了更高的要求，地铁由于具有运量大、环保舒适的优点，成为城市的重要公共交通形式。但是在隧道的施工中会对既有的市政管线隧道产生较大的影响，在降水施工中会引发沉降变化，为了保证市政管线的正常运作，需要对产生的影响进行分析，并采取一定的辅助措施，确保隧道结构的安全性符合发展的需要。
一、隧道降水施工概述
隧道降水施工是城市发展的必然要求，对城市的发展起着重要的促进作用，但是在降水施工过程中，势必会对既有的管线隧道产生一定的影响。在施工中，会导致既有隧道的围岩水位以及应力场的变化，这样原有的力学平衡状态别打破，造成了位移和结构内力的改变，严重的威胁了隧道的结构安全。在隧道降水施工中的压力较大的情况下，会造成既有的污水管道、煤气管道以及自来水管道的变形甚至损坏，进而产生煤气泄漏、自然水流失等严重情况，可见在对隧道降水施工时，要充分考虑对既有管线隧道的影响。
以某市新建地铁为例，该隧道穿过市政的污水、煤气以及自来水管道，由于地下水位在地表下四米左右，所以需要借助暗挖法进行降水施工，即将保证地下水位低于隧道仰拱设计标高。可见在市政建设中，对隧道的降水施工非常普遍，需要借助一定的理论为依据，加强施工对既有管线隧道的影响，明确施工后的结构力学以及位移的变化规律。
二、隧道降水施工对既有管线隧道影响的理论分析
利用流固耦合基本理论对隧道降水施工对既有管线隧道影响进行分析是重要的理论，由于流体在介质中不断流动，孔隙中的水压力如果消散便会引起介质的位移变化。
利用Darcy 定律，可以得出流-固耦合过程所满足的平衡方程：
该方程式体现了被测体积的流体源强度和渗流速度以及孔隙介质中流体体积的变化情况。
对流体运动的表述可以用运动方程表示，此方程中均质、各向同性固体以及流体密度是常数，方程如下：
本构方程式是反应体积应变改变而引起的流体孔隙压力的变化，进而使体积应变发生变化，充分地反应了应力增量与总应变的关系：
三、隧道降水施工对既有管线隧道影响的计算概况
在对隧道的降水施工中，要通过计算得出对既有管线隧道影响的数据，进而避开不利影响，真正的发挥市政设施的作用。
（一）对降水施工进行模拟
本文笔者采用某一段铁路为实例，在充分对现场工程的施工情况进行调查研究以后，采用的是井点降水法，利用流固耦合理论和有限差分法得出数据，将地下水位处于地表以下四米，这就要进行降水施工，在水位满足要求后停止降水计算。
此外，还要对隧道周围的地质条件和水文条件进行调查和研究，此处的涂层分布明显，主要是人工填筑土以及卵石土、泥岩等。地下水的分类也比较单一，主要是有松散土层孔隙潜水和岩裂隙水，并且具有渗透性好和含量丰富的特点，其来源主要是大气降水和地表水，对钻孔的深度控制在2米到8米的范围内。下图是测量的参数：
（二）数值计算结果分析
通过对数据的分析，可以获得降水后地层内的水压分布规律和地表的沉降影响，进而有效的确定降水施工影响的范围，通过判断降水前和降水后两个阶段的数值分析，得出新建的隧道上方和周围的水压力基本是0mpa，可见降水前的最大水压逐步变小的。
在隧道降水施工中，在隧道交叉处，会出现既有管线隧道发生位移下沉，并且下沉量较大，并且向隧道两端呈现出逐渐减小的趋势，下图反应了隧道降水施工中初期支护和二次衬砌拱顶以及仰拱在垂直方向的位移变化规律。下面的图像表明，降水时间和交叉处界面的竖直位移是成正比例关系的，降水前期的位移增加的速率较大，随着时间的推移，位移下沉量有所减少。另外，通过对初期支护和二次的衬砌拱顶和仰拱结构位移的分析，得出的数据呈现出一致性，变化规律基本没有显示出差异性。
同时，交叉处的界面下沉量最大，在纵向方向上向两边逐渐减小，并且呈现出明显的对称分布，上部既有管线隧道中间与两端的差异沉降大于控制基准的要求。
（三）隧道降水施工对既有管线隧道的影响研究结论
通过对某新建隧道的降水施工分析，可以得出以下结论，距降水井距离半径与地表沉降量呈现反比例关系，即随着降水井距离半径的增加，沉降量会迅速的减少，在半径为五十米时，地表沉降比较稳定，维持在五米左右。可见，当距离降水井半径小于五十米时，由于地表沉降的变化显著，会诱发差异沉降，进而会对既有的管线隧道带来破坏性的影响。
其次，在隧道降水施工中，降水时间的增加会导致既有管线隧道的结构位移以及应力值的增加，一般而言，在降水的初期阶段，增加的速率较大，随着时间的推移的，到后期阶段这种变化减缓。降水施工对既有隧道初期支护和二衬位移和
应力影响规律几乎一致，交叉位置处竖直位移最大，约为22．89ram，位移沿隧道纵向两端逐渐减小且呈对称分布。由于降水施工引起的既有隧道两端和中间沉降的范围大于控制基准的要求，这就对既有的管线隧道产生不良的影响。此外，对于在隧道降水中的应力分析发现，拱顶处的应力是压应力，而仰拱纵向为拉应力。总而言之，对隧道进行降水施工会对既有的管线隧道产生很大的不利影响，特别是不均匀的沉降会致使管线隧道开裂。
鉴于隧道降水施工会对既有的管线隧道产生很大的不利影响，需要加强对该项施工的研究，得出确切的数据，用于作为指导降水施工的依据，进而减少对既有管线隧道的破坏，保证市政基础设施发挥真正的作用。
结束语：
本文通过对某一段特定的隧道进行降水施工的调查和研究，以流固耦合理论为指导，分析了降水施工对既有管线隧道的影响。在将实测值与计算值进行对比之后，发现数据是吻合的，说明此次的调查和分析可以有效的为实际的施工提供理论指导和数值依据。在实际的隧道降水施工过程中，除了要以计算的数据为依据和指导外，还需要对施工周围以及地下管线进行检查，杜绝安全隐患的发生，制定符合城市发展实际的隧道降水施工方案。
城市化的不断推进和经济的飞速发展，对市政建设的要求越来越高，对隧道的降水施工成为一种重要的途径，可以有效的提高基础设施的利用率，并且节约施工成本，实现了较高的经济效益和社会效益，但是在隧道降水施工中一定要注意施工对既有管线隧道的影响。在确保不破坏既有的管线隧道的基础上，安全有序的进行隧道降水施工。
参考文献：
[1]白海卫.新建隧道下穿施工对既有隧道纵向变形的影响和工程措施研究[M]. 2007(09)
[2]陈永志.结合实例论新建隧道爆破震动对既有隧道影响研究[J].中国新技术新产品,2011(08)
[3]华,张红怡.新建隧道对临近已建隧道影响的技术分析[J].江西建材,2010(02)
[4]李文广,胡长明.深基坑降水引起的地面沉降预测[J].地下空间与工程学报, 2008(01)
[5]吴波,刘维宁,索晓明.隧道降水施工地表沉降的渗流-应力耦合分析[J].岩石力学与工程学报,2006(01)