城市隧道施工對(duì)臨近地下管線(xiàn)影響研究現(xiàn)狀及發(fā)展

1、實(shí)用文案城市隧道施工對(duì)臨近地下管線(xiàn)影響研究現(xiàn)狀及發(fā)展城市隧道（主要是地鐵工程及各類(lèi)市政地下工程）施工往往處于建筑物、道路和地下管線(xiàn)等設(shè)施的密集區(qū)， 從而導(dǎo)致城市隧道建 設(shè)中各種工程環(huán)境公害問(wèn)題日益突出。因而在城市隧道施工中， 必須保證施工對(duì)于已有的設(shè)施所造成的影響危害在允許的范圍 內(nèi)。特別是各種地下管線(xiàn)由于種類(lèi)繁多，管線(xiàn)材質(zhì)、接頭類(lèi)型及 初始應(yīng)力各異，加之分屬部門(mén)不同，執(zhí)行保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)有差異，更加 大了隧道施工中管線(xiàn)保護(hù)的難度。作為城市環(huán)境保護(hù)的一個(gè)新興課題，許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者都對(duì)城市 地下施工對(duì)鄰近管線(xiàn)的影響研究作了很多工作，得出許多有意義的結(jié)論，為科學(xué)評(píng)價(jià)城市隧道施工對(duì)鄰近管線(xiàn)的影響提供了一定 的

2、理論基礎(chǔ)。本文綜述了城市隧道施工對(duì)鄰近管線(xiàn)影響的研究現(xiàn) 狀及進(jìn)展并對(duì)進(jìn)一步研究重點(diǎn)提出看法。2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1地下管線(xiàn)初始應(yīng)力城市隧道開(kāi)挖之前地下管線(xiàn)就承受的應(yīng)力稱(chēng)為管線(xiàn)的初始應(yīng)力1，它是由管道內(nèi)部工作壓力、上覆土壓力、動(dòng)靜荷載、安裝 應(yīng)力、先期地層運(yùn)動(dòng)及環(huán)境影響等因素共同作用的結(jié)果。一般說(shuō)來(lái)，管線(xiàn)安裝墊層沒(méi)有充分壓實(shí)或由于其他原因?qū)е虏痪鶆虺?降，管線(xiàn)就會(huì)出現(xiàn)管段應(yīng)力增加或接頭轉(zhuǎn)角增大現(xiàn)象；管道內(nèi)外壓力不同會(huì)導(dǎo)致管段產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力；上覆土壓力與動(dòng)靜荷載的作用會(huì)使管段橫斷面趨于橢圓，同時(shí)伴隨管段應(yīng)力的改變；同樣，管線(xiàn)埋置土層的不同也會(huì)導(dǎo)致管身不同的應(yīng)力狀態(tài)：比如， 管線(xiàn)埋置于溫差較大的土層

3、就會(huì)使管身產(chǎn)生應(yīng)變， 而管線(xiàn)周?chē)馏w濕 度的變化也會(huì)引起管身的腐蝕從而降低管線(xiàn)的強(qiáng)度。Taki 與 O Rourke 分析了作用在鑄鐵管上的內(nèi)部壓力、溫度應(yīng) 力、重復(fù)荷載及安裝應(yīng)力， 計(jì)算了低壓管在綜合作用下拉應(yīng)力與 彎曲應(yīng)變的典型值， 認(rèn)為作用在管線(xiàn)上的初始應(yīng)力大致為管線(xiàn)縱 向彎曲應(yīng)變0.02 %0.04 %時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值2。美國(guó)猶他州立 大學(xué)研究人員對(duì)螺旋肋鋼管、 低勁性加肋鋼管、 聚氯乙?。?PVC） 管進(jìn)行了應(yīng)力、應(yīng)變及應(yīng)力松弛等試驗(yàn)，得出相應(yīng)的結(jié)論3 。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)各類(lèi)壓力管進(jìn)行了支座荷載、 軸向應(yīng)力等方面的研究 工作，提出了初始應(yīng)力計(jì)算的理論方法及相應(yīng)的計(jì)算公式4 。2.2 管線(xiàn)與周

4、圍土體的相互作用 隧道建設(shè)中，地下管線(xiàn)因周?chē)馏w受到施工擾動(dòng)引起管線(xiàn)不均 勻沉降和水平位移而產(chǎn)生附加應(yīng)力。 同時(shí)，由于管線(xiàn)的剛度大約 為土體的 1000 3000 倍，又必然會(huì)對(duì)周?chē)馏w的移動(dòng)產(chǎn)生抵 抗作用。 Attewell 認(rèn)為隧道施工引起的土體移動(dòng)對(duì)管線(xiàn)的影響可 從隧道掘進(jìn)方向與管線(xiàn)的相對(duì)空間位置來(lái)確定， 當(dāng)隧道掘進(jìn)方向 垂直于管線(xiàn)延伸方向時(shí)， 對(duì)管線(xiàn)的影響主要表現(xiàn)在管線(xiàn)周?chē)馏w 的縱向位移引起管線(xiàn)彎曲應(yīng)力的增加及接頭轉(zhuǎn)角的增大； 當(dāng)隧道 掘進(jìn)方向平行于管線(xiàn)延伸方向時(shí)， 對(duì)管線(xiàn)的影響主要表現(xiàn)為周?chē)?土體對(duì)管線(xiàn)的軸向拉壓作用。 而管線(xiàn)對(duì)土體移動(dòng)的抵制作用主要 與管線(xiàn)的管徑、剛度、接頭類(lèi)型及

5、所處位置有關(guān) 1 。由于大部分地下管線(xiàn)埋置深度不大（通常均在 1.5m 以?xún)?nèi)），通 ?？梢约僭O(shè)在管道直徑不大時(shí)， 地下管線(xiàn)對(duì)周?chē)馏w移動(dòng)沒(méi)有抵 抗能力， 它將沿土體的移動(dòng)軌跡變形。 一些研究成果也表明了這 種假設(shè)的可行性 2 ：Carder 與 Tayor 采取足尺試驗(yàn)研究了埋置 深度0.75m，直徑100伽的鑄鐵管置于不同土體中時(shí)在鄰近開(kāi) 挖影響下的性狀改變情況， 試驗(yàn)成果表明管線(xiàn)的移動(dòng)軌跡與所處 地層土體移動(dòng)軌跡相吻合； Nath 應(yīng)用三維有限元模擬分析了管 徑75伽至450伽的鑄鐵管在埋深1.0m條件下對(duì)鄰近開(kāi)挖的響 應(yīng)，分析結(jié)果顯示，管徑小于 150伽的鑄鐵管線(xiàn)對(duì)地層的移動(dòng) 幾乎沒(méi)有任

6、何抵抗能力； Ahmed 等用二維及三維有限元模擬了 深溝渠的開(kāi)挖對(duì)鄰近鑄鐵管線(xiàn)的影響， 計(jì)算得出在假定管線(xiàn)與周 圍土體不出現(xiàn)相對(duì)位移時(shí)， 管線(xiàn)的附加應(yīng)變小于鑄鐵管線(xiàn)的允許 極限強(qiáng)度， 他們認(rèn)為， 如果管線(xiàn)與周?chē)馏w在鄰近施工影響下不 產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，可以不考慮施工對(duì)管線(xiàn)的影響； Molnar 等對(duì) 芝加哥 Lurie 醫(yī)療研究中心工程中深基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近地下管線(xiàn)影 響的研究中假設(shè)管線(xiàn)與周?chē)馏w一起移動(dòng)的情況下，管徑 150 伽500伽的地下管線(xiàn)預(yù)測(cè)變形值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相符。但是，當(dāng)?shù)叵鹿芫€(xiàn)直徑增大到一定程度后就會(huì)對(duì)周?chē)馏w移動(dòng) 產(chǎn)生抵制作用， 這同時(shí)也增大了管線(xiàn)破壞的風(fēng)險(xiǎn)。 國(guó)內(nèi)學(xué)者蔣洪 勝等

7、曾對(duì)上海地鐵二號(hào)線(xiàn)某段盾構(gòu)法施工對(duì)上部管徑 3.6m 的合 流污水管產(chǎn)生的影響及處理的措施進(jìn)行過(guò)研究 5 。不過(guò) Attewell 認(rèn)為盡管大管徑管線(xiàn)抵抗土體移動(dòng)時(shí)會(huì)增加管身的應(yīng) 力，但由于管線(xiàn)自身強(qiáng)度較大（主要針對(duì)灰鐵管線(xiàn)）而不會(huì)導(dǎo)致 管段產(chǎn)生大的附加應(yīng)力 1 ?？偟膩?lái)說(shuō)，對(duì)于管徑較大的管線(xiàn)， 在隧道施工中要引起重視，特別是對(duì)地層運(yùn)動(dòng)比較劇烈，管材、 接頭比較脆弱且運(yùn)營(yíng)年限久的大管徑管線(xiàn)要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng) 估。2.3 地下管線(xiàn)的破壞模式及允許變形值 考察地下管線(xiàn)在地層移動(dòng)及變形作用下的主要破壞模式，一般 有兩種情況： 一是管段在附加拉應(yīng)力作用下出現(xiàn)裂縫， 甚至發(fā)生 破裂而喪失工作能力；二是管

8、段完好，但管段接頭轉(zhuǎn)角過(guò)大，接 頭不能保持封閉狀態(tài)而發(fā)生滲漏。 管線(xiàn)的破壞可能主要由其中一 種模式控制也可能兩種破壞同時(shí)發(fā)生： 對(duì)于焊接的塑料管與鋼管 由于接頭強(qiáng)度較大可能只需計(jì)算其最大彎曲應(yīng)力就能預(yù)測(cè)管線(xiàn) 是否安全； 但對(duì)于鑄鐵管及球墨鑄鐵管， 尤其是對(duì)運(yùn)營(yíng)年代長(zhǎng)的 鑄鐵管， 由于其管段抗拉能力差且接頭處柔性能力不足， 兩種破 壞模式均有可能出現(xiàn)。文獻(xiàn)1 定義了隧道施工引起的地下管線(xiàn)破壞模式：一、柔性管 （主要為鋼管及塑料管） 由于屈服或繞曲作用產(chǎn)生過(guò)度變形而使 管段發(fā)生破裂；二、剛性管（主要為脆性灰鐵管線(xiàn)）破壞的主要 模式有（ 1）由縱向彎曲引起的橫斷面破裂， （2 ）由管段環(huán)向變 形引起

9、的徑向開(kāi)裂，（3）管段接頭處不能承受過(guò)大轉(zhuǎn)角而發(fā)生滲 漏。高文華認(rèn)為， 對(duì)于焊接的大長(zhǎng)度鋼管的破壞主要由地層下降 引起的管線(xiàn)彎曲應(yīng)力控制； 對(duì)于有接頭的管線(xiàn)， 破壞主要由管道允許張開(kāi)值和管線(xiàn)允許的縱向和橫向抗彎強(qiáng)度所決定6。為保證隧道掘進(jìn)過(guò)程中鄰近管線(xiàn)的安全，現(xiàn)行的一般作法是控 制管線(xiàn)的沉降量， 地表傾斜及管接縫張開(kāi)值。 這些控制值的確定 是基于若干規(guī)范和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定的，具有相當(dāng)程度的可靠 性。然而，在實(shí)際工程應(yīng)用中存在地下管線(xiàn)的變形和應(yīng)變不易量 測(cè)以及對(duì)柔性接頭管線(xiàn)的接頭轉(zhuǎn)角無(wú)法實(shí)測(cè)的尷尬。 并且，由于 沒(méi)有統(tǒng)一的理論控制標(biāo)準(zhǔn)， 使得這些控制值的確定帶有一定的隨 意性，缺乏理論研究成果。

10、 Molnar 綜合前人研究成果，通過(guò)理 論計(jì)算與實(shí)測(cè)資料相比較給出了各類(lèi)管線(xiàn)的允許彎曲應(yīng)力與允 許接頭轉(zhuǎn)角值，可為進(jìn)一步研究提供參考 2 。2.4 地下管線(xiàn)隧道施工影響下的變形 隧道施工引起的地下管線(xiàn)影響因素較多，對(duì)于地下管線(xiàn)進(jìn)行準(zhǔn) 確的受力變形分析理論分析是地下管線(xiàn)保護(hù)研究的基礎(chǔ)， 目前對(duì) 地下管線(xiàn)的受力變形計(jì)算研究主要有解析法與數(shù)值模擬法兩種。2.4.1 解析法Attewell 基于 Winker 彈性地基模型提出隧道施工對(duì)結(jié)構(gòu)與管 線(xiàn)的影響評(píng)價(jià)方法。 根據(jù)管線(xiàn)位置與地層運(yùn)動(dòng)方向的不同， 分別 計(jì)算了管線(xiàn)垂直與平行地層運(yùn)動(dòng)時(shí)管線(xiàn)的彎曲應(yīng)力與接頭轉(zhuǎn)角， 研究了大直徑與小直徑管線(xiàn)在地層運(yùn)動(dòng)下

11、不同的反應(yīng)性狀， 討論 了理論分析的實(shí)際應(yīng)用可行性， 給出了管線(xiàn)設(shè)計(jì)方法， 是較早的 比較系統(tǒng)的研究成果 1 。廖少明、劉建航也基于彈性地基梁理 論提出地下管線(xiàn)按柔性管和剛性管分別進(jìn)行考慮的兩種方法7 ，其計(jì)算模型如圖 1，建立地下管線(xiàn)的位移方程如下：圖 1 彈性地基梁計(jì)算模型（1）式中：，K為地基基床系數(shù)，；Ep 管道的彈性模量；Ip 管道的截面慣性矩；q 作用在管道上的壓力。對(duì)于柔性地下管線(xiàn)，他們認(rèn)為此類(lèi)管線(xiàn)在地層下沉?xí)r的受力變 形研究可以從管節(jié)接縫張開(kāi)值、 管節(jié)縱向受彎及橫向受力等方面 分析每節(jié)管道可能承受的管道地基差異沉降值， 或沉降曲線(xiàn)的曲 率。高田至郎等根據(jù)彈性地基梁理論將受到地基

12、沉降影響的四種情 形下的地下管線(xiàn)進(jìn)行模型化處理，提出了計(jì)算管線(xiàn)最大彎曲變 形、接頭轉(zhuǎn)角、最大接頭伸長(zhǎng)量的設(shè)計(jì)公式 8 。段光杰根據(jù) Winker 地基反作用模型，討論了由隧道不同施工方法引起的地 層損失對(duì)周?chē)叵鹿芫€(xiàn)的影響， 在管線(xiàn)處的地層徑向變形和地層 軸向變形兩種影響下， 分別歸納總結(jié)了管線(xiàn)垂直于隧道軸線(xiàn)和平 行于隧道軸線(xiàn)兩種位置情況下， 管線(xiàn)變形、 應(yīng)變和轉(zhuǎn)角等參數(shù)與 地表最大沉降值的關(guān)系 9 。高文華利用 Winker 彈性地基梁理論 分析了基坑開(kāi)挖導(dǎo)致的地下管線(xiàn)豎向位移和水平位移， 推導(dǎo)了相 應(yīng)的計(jì)算公式；討論了引起地下管線(xiàn)變形的因素：基床系數(shù)、沉 陷區(qū)長(zhǎng)度及地下管線(xiàn)對(duì)應(yīng)的地表沉陷量

13、。 給出了不同管線(xiàn)變形控 制標(biāo)準(zhǔn)及安全度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 6 。 基于以下兩種假設(shè)，一是假設(shè)管線(xiàn)是連續(xù)柔性的，當(dāng)管線(xiàn)隨土 體移動(dòng)時(shí)只在管段上產(chǎn)生彎曲而不在接頭處產(chǎn)生轉(zhuǎn)角， 由于管段 軸向位移很小， 認(rèn)為管線(xiàn)移動(dòng)時(shí)不發(fā)生軸向應(yīng)變， 管線(xiàn)彎曲服從 Bernoulli Navier 理論；二是假設(shè)管段是剛性的，管線(xiàn)移動(dòng)所 產(chǎn)生的位移全部由接頭轉(zhuǎn)角提供， 接頭不產(chǎn)生抵抗力矩， 允許接 頭自由轉(zhuǎn)動(dòng)，接頭轉(zhuǎn)角只在縱向產(chǎn)生，認(rèn)為管線(xiàn)上扭矩為零， Molnar 推導(dǎo)了地下管線(xiàn)在周?chē)馏w發(fā)生移動(dòng)時(shí)的彎曲應(yīng)力及接 頭轉(zhuǎn)角計(jì)算公式，分別為 2 ：（1）彎曲應(yīng)力的計(jì)算公式： 圖 2 管線(xiàn)彎曲應(yīng)力計(jì)算模型 2（2）式中：i 管

14、線(xiàn)i點(diǎn)的彎曲應(yīng)力；E管線(xiàn)的彈性模量；xi, zi 分別為管線(xiàn)外部纖維到中性軸的側(cè)向及縱向距離。Z （Yi） ， x （Yi） 分別為管線(xiàn)在 i 點(diǎn)的縱向及側(cè)向曲率。（2 ）接頭轉(zhuǎn)角計(jì)算公式：圖 3 管線(xiàn)接頭轉(zhuǎn)角計(jì)算模型 2（3）式中： εji 管線(xiàn)上 i 與 j 點(diǎn)之間側(cè)向位移差值； ji 管線(xiàn)上 i 與 j 點(diǎn)之間沉降差值；Lji 管段長(zhǎng)度；對(duì)于同一條管線(xiàn)分別進(jìn)行以上兩種臨界狀態(tài)下的分析，將計(jì)算 值與允許值進(jìn)行比較，即可預(yù)測(cè)管線(xiàn)的安全狀況。2.4.2 數(shù)值模擬法 采用數(shù)值模擬方法，能夠較好地考慮隧道開(kāi)挖引起的地層位移 與管線(xiàn)的相互作用，得到較為滿(mǎn)意的結(jié)果。Ahmed 利用有限

15、元模型計(jì)算了地下管線(xiàn)在鄰近深基坑開(kāi)挖時(shí) 的附加彎曲應(yīng)力， 建議對(duì)鑄鐵管線(xiàn)由周近地層移動(dòng)引起的彎曲應(yīng) 變值最大可取為 0.05 ，對(duì)球墨鑄鐵管線(xiàn)彎曲應(yīng)變最大可取為 0.15 2 。李大勇、龔曉南、張土喬考慮了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、土體與地下管 線(xiàn)的耦合作用， 建立了地下管線(xiàn)、 土體以及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)為一體 的三維有限元模型 10 。分析了地下管線(xiàn)的管材、埋深、距離基 坑遠(yuǎn)近、下臥層土質(zhì)、 管道彈性模量與周?chē)馏w彈性模量比等因 素對(duì)地下管線(xiàn)的影響規(guī)律； 應(yīng)用 Singhal 柔性接口中密封橡膠圈 產(chǎn)生的拉拔力、 彎矩及扭矩， 研究了基坑工程中鄰近柔性接口地 下管線(xiàn)的受力與變形，得出了管道柔性接口的拉拔力P。

16、并且總結(jié)、歸納了地下管線(xiàn)的安全性判別方法及地下管線(xiàn)的工程監(jiān)測(cè)和 保護(hù)措施 1112 。吳波、高波 13 基于 ANSYS 軟件平臺(tái)，將 地下管線(xiàn)模擬成三維彈性地基梁， 建立了隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)土體 地下管線(xiàn)耦合作用的三維有限元分析模型， 對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行了仿 真分析， 并對(duì)地下管線(xiàn)的安全性進(jìn)行了預(yù)測(cè)， 給出了管線(xiàn)安全性 的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。2.5 城市隧道施工引起的地層移動(dòng)與變形自從 Peck 系統(tǒng)提出預(yù)計(jì)隧道施工地表沉降槽經(jīng)驗(yàn)公式以來(lái)， 許 多學(xué)者對(duì)于隧道施工引起的周近環(huán)境土工問(wèn)題進(jìn)行了比較深入 系統(tǒng)的研究， Attewell 等對(duì)此進(jìn)行了總結(jié) 1 ， Loganathan 等、 Wei-I.Chou 和

17、Antonio 所提出的理論分析方法均在開(kāi)挖引起的 地表與地層內(nèi)部位移預(yù)計(jì)中獲得了較好效果 1415 。國(guó)內(nèi)學(xué)者 劉建航、 侯學(xué)淵研究了盾構(gòu)法施工引起的地表沉降， 提出相應(yīng)的 預(yù)測(cè)方法 16 。徐永福、孫鈞等討論了隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工對(duì)周?chē)?土體的影響， 人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在對(duì)盾構(gòu)施工擾動(dòng)與地層移 動(dòng)的預(yù)測(cè)中獲得應(yīng)用 1718 ，陽(yáng)軍生、劉寶琛利用隨機(jī)介質(zhì)理 論方法預(yù)測(cè)城市隧道施工引起的地層移動(dòng)與變形， 取得了較理想 的預(yù)測(cè)效果。 通過(guò)對(duì)隧道開(kāi)挖引起的地層位移的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)， 為進(jìn) 一步研究隧道施工對(duì)地下管線(xiàn)的影響提供了理論計(jì)算基礎(chǔ) 19 。3、存在問(wèn)題 城市隧道施工對(duì)鄰近管線(xiàn)影響的研究是一個(gè)涉及到

18、市政工程、 隧道與地下工程、 工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估學(xué)等眾多學(xué)科的綜合性課題， 目 前研究的深度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠， 在地下管線(xiàn)初始應(yīng)力、 管土相互作 用、管線(xiàn)變形允許值、應(yīng)力變形計(jì)算等方面均有待進(jìn)一步深入。（1）地下管線(xiàn)初始應(yīng)力受管道內(nèi)部工作壓力、 覆土壓力、 動(dòng)靜 荷載、安裝應(yīng)力、先期地層運(yùn)動(dòng)及環(huán)境影響等因素共同控制。盡 管目前對(duì)單一荷載的研究相對(duì)完善， 但管線(xiàn)的初始應(yīng)力是上述各 力綜合作用的結(jié)果， 僅僅靠簡(jiǎn)單的疊加并不能準(zhǔn)確反映初始應(yīng)力 的狀態(tài)。 目前對(duì)初始應(yīng)力的估計(jì)還大部分靠經(jīng)驗(yàn)確定， 當(dāng)條件改 變時(shí)原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)就不能再簡(jiǎn)單照搬， 因此有必要建立有效的管線(xiàn) 初始應(yīng)力計(jì)算理論，為管線(xiàn)變形允許值的確定提供理論

19、基礎(chǔ)。（2 ）目前在管土相互作用的研究上， 大部分學(xué)者仍然假設(shè)管 與土緊密接觸， 不發(fā)生相對(duì)位移。 這種假設(shè)對(duì)小管徑管線(xiàn)且埋置 土層工程性質(zhì)好的情況是適用的， 但由于大管徑管線(xiàn)會(huì)對(duì)周?chē)?體的移動(dòng)產(chǎn)生明顯抵抗作用，這種假設(shè)就不再適用。同樣，如果 管線(xiàn)所處地層土體含水量較大， 在土體產(chǎn)生移動(dòng)時(shí)管土間也存 在相對(duì)位移。（3）管線(xiàn)允許變形值的確定應(yīng)該綜合考慮管材、 管徑、 接頭類(lèi) 型、管線(xiàn)功能、運(yùn)營(yíng)時(shí)間、管線(xiàn)與隧道的相對(duì)位置、隧道施工方 法等因素。而目前的地鐵規(guī)范基本是給出一個(gè)地表最大允許沉降值（一般為3 cm以?xún)?nèi)），這樣作盡管有一定的可靠性，但沒(méi)有依 據(jù)具體情況來(lái)確定允許值， 不僅不能充分發(fā)揮管線(xiàn)

20、的自承能力而 且限制隧道施工進(jìn)度，增加了工程投資。（ 4 ）現(xiàn)階段對(duì)管線(xiàn)的應(yīng)力變形計(jì)算多是基于Attewell 等 1986年提出的根據(jù) Winker 彈性地基梁理論分析的結(jié)果， 而大部分?jǐn)?shù) 值模擬也是把地下管線(xiàn)簡(jiǎn)化成地基梁來(lái)計(jì)算。 這樣得到的結(jié)論趨 于保守并且在有些情況下是不適宜的； 對(duì)管線(xiàn)接頭轉(zhuǎn)角的計(jì)算大 部分是根據(jù)彈性地基梁的計(jì)算結(jié)果反分析所得， 由于是把管線(xiàn)變 形強(qiáng)加到接頭處使之 產(chǎn)生 轉(zhuǎn)角，這種方法是否適當(dāng)有待商榷。 并且，現(xiàn)行的分析幾乎都是把隧道施工引起的地層移動(dòng)與變形當(dāng) 作輸入條件來(lái)計(jì)算管線(xiàn)的反應(yīng)， 沒(méi)把隧道掘進(jìn)與管線(xiàn)響應(yīng)當(dāng)作一 個(gè)整體考慮，缺少系統(tǒng)分析成果。4、展望隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)

21、的不斷發(fā)展 , 人口的不斷增長(zhǎng)和空間的相對(duì)縮小 , 人們逐漸把發(fā)展的目光投向地下空間的利用， 開(kāi)發(fā)地下空間已經(jīng) 成為人類(lèi)擴(kuò)大生存空間的重要手段和發(fā)展趨勢(shì)， 與之俱來(lái)的越來(lái) 越多的工程環(huán)境問(wèn)題有待加強(qiáng)研究 20 ，城市隧道施工中鄰近地 下管線(xiàn)的保護(hù)問(wèn)題可望以下幾方面著手， 以在將來(lái)獲得系統(tǒng)的成 果。（1 ）市區(qū)地下管線(xiàn)分布復(fù)雜、 種類(lèi)各異， 因此在隧道施工前應(yīng) 做好普查工作 （現(xiàn)在廣州等大城市已經(jīng)進(jìn)行了地下管線(xiàn)的普查工 作，并建立了地下管線(xiàn)信息系統(tǒng) 21 ）。對(duì)于運(yùn)營(yíng)時(shí)間短、管材 質(zhì)地好、 管徑不大的管線(xiàn)可以放寬限制標(biāo)準(zhǔn)； 對(duì)運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)的鑄 鐵管線(xiàn)應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)措施， 特別是早期剛性接頭的鑄鐵管線(xiàn)，

22、 由于 其只能承受很小的接頭轉(zhuǎn)角， 并且管段抗拉能力很差， 因此應(yīng)從 兩方面驗(yàn)算其是否達(dá)到極限。 對(duì)大管徑管線(xiàn)要作針對(duì)性的專(zhuān)門(mén)的 研究。（2 ）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 對(duì)隧道引起的管線(xiàn)位移應(yīng)力應(yīng)變 分析可以考慮采取數(shù)值模擬，把隧道與管線(xiàn)當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)考慮 將隧道施工與管線(xiàn)的變形作為一個(gè)整體計(jì)算。 這樣就可以通過(guò)采 用不同的單元模擬不同土體、 管土接觸關(guān)系、 管線(xiàn)類(lèi)型以及考 慮不同的隧道施工方法等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 隧道管線(xiàn) 的整體分 析。 （ 3）有必要通過(guò)理論分析、試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合，準(zhǔn) 確預(yù)測(cè)管線(xiàn)的初始應(yīng)力、 允許變形值以能夠科學(xué)評(píng)估隧道施工給 地下管線(xiàn)帶來(lái)的危害。（4）城市隧道建設(shè)中對(duì)地下管線(xiàn)

23、的保護(hù)的研究是一項(xiàng)系統(tǒng)工 程，涉及學(xué)科眾多，影響因素復(fù)雜，忽略了某一方面都可能導(dǎo)致 管線(xiàn)的破壞。 而專(zhuān)家系統(tǒng)可以吸取各領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)各專(zhuān)家的智 能知識(shí)， 把專(zhuān)業(yè)模型轉(zhuǎn)化為知識(shí)模型， 從而能對(duì)地下管線(xiàn)保護(hù)問(wèn) 題進(jìn)行更全面、客觀、準(zhǔn)確的分析研究。因此建立地下管線(xiàn)保護(hù) 專(zhuān)家系統(tǒng)有助于管線(xiàn)保護(hù)研究集中研究成果， 為進(jìn)一步發(fā)展提供 幫助。（5 ）準(zhǔn)確評(píng)價(jià)隧道施工對(duì)鄰近管線(xiàn)的影響， 必須緊密結(jié)合社會(huì)、 經(jīng)濟(jì)情況，除了理論分析、試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)外還可引進(jìn)工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 系統(tǒng)，對(duì)隧道施工引起的環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)， 綜合考慮管線(xiàn) 破壞引起的環(huán)境保護(hù)、安全性、后期費(fèi)用等眾多因素。標(biāo)簽 :內(nèi)容 1城市隧道 （主要是地鐵工

24、程及各類(lèi)市政地下工程） 施工往往處于 建筑物、 道路和地下管線(xiàn)等設(shè)施的密集區(qū)， 從而導(dǎo)致城市隧道建 設(shè)中各種工程環(huán)境公害問(wèn)題日益突出。因而在城市隧道施工中， 必須保證施工對(duì)于已有的設(shè)施所造成的影響危害在允許的范圍 內(nèi)。特別是各種地下管線(xiàn)由于種類(lèi)繁多，管線(xiàn)材質(zhì)、接頭類(lèi)型及 初始應(yīng)力各異，加之分屬部門(mén)不同，執(zhí)行保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)有差異，更加 大了隧道施工中管線(xiàn)保護(hù)的難度。作為城市環(huán)境保護(hù)的一個(gè)新興課題，許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者都對(duì)城市 地下施工對(duì)鄰近管線(xiàn)的影響研究作了很多工作， 得出許多有意義 的結(jié)論，為科學(xué)評(píng)價(jià)城市隧道施工對(duì)鄰近管線(xiàn)的影響提供了一定 的理論基礎(chǔ)。 本文綜述了城市隧道施工對(duì)鄰近管線(xiàn)影響的研究現(xiàn) 狀及進(jìn)

25、展并對(duì)進(jìn)一步研究重點(diǎn)提出看法。2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1 地下管線(xiàn)初始應(yīng)力 城市隧道開(kāi)挖之前地下管線(xiàn)就承受的應(yīng)力稱(chēng)為管線(xiàn)的初始應(yīng)力1 ，它是由管道內(nèi)部工作壓力、上覆土壓力、動(dòng)靜荷載、安裝 應(yīng)力、先期地層運(yùn)動(dòng)及環(huán)境影響等因素共同作用的結(jié)果。 一般說(shuō) 來(lái)，管線(xiàn)安裝墊層沒(méi)有充分壓實(shí)或由于其他原因?qū)е虏痪鶆虺?降，管線(xiàn)就會(huì)出現(xiàn)管段應(yīng)力增加或接頭轉(zhuǎn)角增大現(xiàn)象； 管道內(nèi)外 壓力不同會(huì)導(dǎo)致管段產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力； 上覆土壓力與動(dòng)靜荷載的作 用會(huì)使管段橫斷面趨于橢圓，同時(shí)伴隨管段應(yīng)力的改變；同樣， 管線(xiàn)埋置土層的不同也會(huì)導(dǎo)致管身不同的應(yīng)力狀態(tài)： 比如， 管線(xiàn) 埋置于溫差較大的土層就會(huì)使管身產(chǎn)生應(yīng)變， 而管線(xiàn)周?chē)馏w濕

26、 度的變化也會(huì)引起管身的腐蝕從而降低管線(xiàn)的強(qiáng)度。Taki 與 O Rourke 分析了作用在鑄鐵管上的內(nèi)部壓力、溫度應(yīng) 力、重復(fù)荷載及安裝應(yīng)力， 計(jì)算了低壓管在綜合作用下拉應(yīng)力與 彎曲應(yīng)變的典型值， 認(rèn)為作用在管線(xiàn)上的初始應(yīng)力大致為管線(xiàn)縱向彎曲應(yīng)變0.02 %0.04 %時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值2。美國(guó)猶他州立 大學(xué)研究人員對(duì)螺旋肋鋼管、 低勁性加肋鋼管、 聚氯乙?。?PVC） 管進(jìn)行了應(yīng)力、應(yīng)變及應(yīng)力松弛等試驗(yàn)，得出相應(yīng)的結(jié)論3。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)各類(lèi)壓力管進(jìn)行了支座荷載、 軸向應(yīng)力等方面的研究 工作，提出了初始應(yīng)力計(jì)算的理論方法及相應(yīng)的計(jì)算公式4。2.2 管線(xiàn)與周?chē)馏w的相互作用 隧道建設(shè)中，地下管線(xiàn)因周?chē)?/p>

27、土體受到施工擾動(dòng)引起管線(xiàn)不均 勻沉降和水平位移而產(chǎn)生附加應(yīng)力。 同時(shí)，由于管線(xiàn)的剛度大約 為土體的 1000 3000 倍，又必然會(huì)對(duì)周?chē)馏w的移動(dòng)產(chǎn)生抵 抗作用。 Attewell 認(rèn)為隧道施工引起的土體移動(dòng)對(duì)管線(xiàn)的影響可 從隧道掘進(jìn)方向與管線(xiàn)的相對(duì)空間位置來(lái)確定， 當(dāng)隧道掘進(jìn)方向 垂直于管線(xiàn)延伸方向時(shí)， 對(duì)管線(xiàn)的影響主要表現(xiàn)在管線(xiàn)周?chē)馏w 的縱向位移引起管線(xiàn)彎曲應(yīng)力的增加及接頭轉(zhuǎn)角的增大； 當(dāng)隧道 掘進(jìn)方向平行于管線(xiàn)延伸方向時(shí)， 對(duì)管線(xiàn)的影響主要表現(xiàn)為周?chē)?土體對(duì)管線(xiàn)的軸向拉壓作用。 而管線(xiàn)對(duì)土體移動(dòng)的抵制作用主要 與管線(xiàn)的管徑、剛度、接頭類(lèi)型及所處位置有關(guān) 1。由于大部分地下管線(xiàn)埋置深度

28、不大（通常均在 1.5m 以?xún)?nèi)），通 ?？梢约僭O(shè)在管道直徑不大時(shí)， 地下管線(xiàn)對(duì)周?chē)馏w移動(dòng)沒(méi)有抵 抗能力， 它將沿土體的移動(dòng)軌跡變形。 一些研究成果也表明了這 種假設(shè)的可行性 2 ：Carder 與 Tayor 采取足尺試驗(yàn)研究了埋置 深度0.75m，直徑100伽的鑄鐵管置于不同土體中時(shí)在鄰近開(kāi) 挖影響下的性狀改變情況， 試驗(yàn)成果表明管線(xiàn)的移動(dòng)軌跡與所處地層土體移動(dòng)軌跡相吻合； Nath 應(yīng)用三維有限元模擬分析了管 徑75伽至450伽的鑄鐵管在埋深1.0m條件下對(duì)鄰近開(kāi)挖的響 應(yīng)，分析結(jié)果顯示，管徑小于150伽的鑄鐵管線(xiàn)對(duì)地層的移動(dòng)幾乎沒(méi)有任何抵抗能力； Ahmed 等用二維及三維有限元模擬了

29、 深溝渠的開(kāi)挖對(duì)鄰近鑄鐵管線(xiàn)的影響， 計(jì)算得出在假定管線(xiàn)與周 圍土體不出現(xiàn)相對(duì)位移時(shí)， 管線(xiàn)的附加應(yīng)變小于鑄鐵管線(xiàn)的允許 極限強(qiáng)度， 他們認(rèn)為， 如果管線(xiàn)與周?chē)馏w在鄰近施工影響下不 產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，可以不考慮施工對(duì)管線(xiàn)的影響； Molnar 等對(duì) 芝加哥 Lurie 醫(yī)療研究中心工程中深基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近地下管線(xiàn)影 響的研究中假設(shè)管線(xiàn)與周?chē)馏w一起移動(dòng)的情況下，管徑 150 伽500伽的地下管線(xiàn)預(yù)測(cè)變形值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相符。但是，當(dāng)?shù)叵鹿芫€(xiàn)直徑增大到一定程度后就會(huì)對(duì)周?chē)馏w移動(dòng) 產(chǎn)生抵制作用， 這同時(shí)也增大了管線(xiàn)破壞的風(fēng)險(xiǎn)。 國(guó)內(nèi)學(xué)者蔣洪 勝等曾對(duì)上海地鐵二號(hào)線(xiàn)某段盾構(gòu)法施工對(duì)上部管徑 3.6m

30、 的合 流污水管產(chǎn)生的影響及處理的措施進(jìn)行過(guò)研究 5 。不過(guò) Attewell 認(rèn)為盡管大管徑管線(xiàn)抵抗土體移動(dòng)時(shí)會(huì)增加管身的應(yīng) 力，但由于管線(xiàn)自身強(qiáng)度較大（主要針對(duì)灰鐵管線(xiàn)）而不會(huì)導(dǎo)致 管段產(chǎn)生大的附加應(yīng)力 1 ?？偟膩?lái)說(shuō)，對(duì)于管徑較大的管線(xiàn)， 在隧道施工中要引起重視，特別是對(duì)地層運(yùn)動(dòng)比較劇烈，管材、 接頭比較脆弱且運(yùn)營(yíng)年限久的大管徑管線(xiàn)要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng) 估。2.3 地下管線(xiàn)的破壞模式及允許變形值考察地下管線(xiàn)在地層移動(dòng)及變形作用下的主要破壞模式，一般 有兩種情況： 一是管段在附加拉應(yīng)力作用下出現(xiàn)裂縫， 甚至發(fā)生 破裂而喪失工作能力；二是管段完好，但管段接頭轉(zhuǎn)角過(guò)大，接 頭不能保持封閉狀態(tài)而發(fā)

31、生滲漏。 管線(xiàn)的破壞可能主要由其中一 種模式控制也可能兩種破壞同時(shí)發(fā)生： 對(duì)于焊接的塑料管與鋼管 由于接頭強(qiáng)度較大可能只需計(jì)算其最大彎曲應(yīng)力就能預(yù)測(cè)管線(xiàn) 是否安全； 但對(duì)于鑄鐵管及球墨鑄鐵管， 尤其是對(duì)運(yùn)營(yíng)年代長(zhǎng)的 鑄鐵管， 由于其管段抗拉能力差且接頭處柔性能力不足， 兩種破 壞模式均有可能出現(xiàn)。文獻(xiàn)1 定義了隧道施工引起的地下管線(xiàn)破壞模式：一、柔性管 （主要為鋼管及塑料管） 由于屈服或繞曲作用產(chǎn)生過(guò)度變形而使 管段發(fā)生破裂；二、剛性管（主要為脆性灰鐵管線(xiàn)）破壞的主要 模式有（ 1）由縱向彎曲引起的橫斷面破裂， （2 ）由管段環(huán)向變 形引起的徑向開(kāi)裂，（3）管段接頭處不能承受過(guò)大轉(zhuǎn)角而發(fā)生滲

32、漏。高文華認(rèn)為， 對(duì)于焊接的大長(zhǎng)度鋼管的破壞主要由地層下降 引起的管線(xiàn)彎曲應(yīng)力控制； 對(duì)于有接頭的管線(xiàn)， 破壞主要由管道 允許張開(kāi)值和管線(xiàn)允許的縱向和橫向抗彎強(qiáng)度所決定6。為保證隧道掘進(jìn)過(guò)程中鄰近管線(xiàn)的安全，現(xiàn)行的一般作法是控 制管線(xiàn)的沉降量， 地表傾斜及管接縫張開(kāi)值。 這些控制值的確定 是基于若干規(guī)范和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定的，具有相當(dāng)程度的可靠 性。然而，在實(shí)際工程應(yīng)用中存在地下管線(xiàn)的變形和應(yīng)變不易量 測(cè)以及對(duì)柔性接頭管線(xiàn)的接頭轉(zhuǎn)角無(wú)法實(shí)測(cè)的尷尬。 并且，由于 沒(méi)有統(tǒng)一的理論控制標(biāo)準(zhǔn)， 使得這些控制值的確定帶有一定的隨 意性，缺乏理論研究成果。 Molnar 綜合前人研究成果，通過(guò)理 論計(jì)算與實(shí)

33、測(cè)資料相比較給出了各類(lèi)管線(xiàn)的允許彎曲應(yīng)力與允 許接頭轉(zhuǎn)角值，可為進(jìn)一步研究提供參考 2 。2.4 地下管線(xiàn)隧道施工影響下的變形 隧道施工引起的地下管線(xiàn)影響因素較多，對(duì)于地下管線(xiàn)進(jìn)行準(zhǔn) 確的受力變形分析理論分析是地下管線(xiàn)保護(hù)研究的基礎(chǔ)， 目前對(duì) 地下管線(xiàn)的受力變形計(jì)算研究主要有解析法與數(shù)值模擬法兩種。2.4.1 解析法Attewell 基于 Winker 彈性地基模型提出隧道施工對(duì)結(jié)構(gòu)與管 線(xiàn)的影響評(píng)價(jià)方法。 根據(jù)管線(xiàn)位置與地層運(yùn)動(dòng)方向的不同， 分別 計(jì)算了管線(xiàn)垂直與平行地層運(yùn)動(dòng)時(shí)管線(xiàn)的彎曲應(yīng)力與接頭轉(zhuǎn)角， 研究了大直徑與小直徑管線(xiàn)在地層運(yùn)動(dòng)下不同的反應(yīng)性狀， 討論 了理論分析的實(shí)際應(yīng)用可行性，

34、 給出了管線(xiàn)設(shè)計(jì)方法， 是較早的 比較系統(tǒng)的研究成果 1 。廖少明、劉建航也基于彈性地基梁理 論提出地下管線(xiàn)按柔性管和剛性管分別進(jìn)行考慮的兩種方法 7 ，其計(jì)算模型如圖 1，建立地下管線(xiàn)的位移方程如下：圖 1 彈性地基梁計(jì)算模型（1）式中：，K為地基基床系數(shù)，；Ep 管道的彈性模量；Ip 管道的截面慣性矩；q作用在管道上的壓力。對(duì)于柔性地下管線(xiàn)，他們認(rèn)為此類(lèi)管線(xiàn)在地層下沉?xí)r的受力變 形研究可以從管節(jié)接縫張開(kāi)值、 管節(jié)縱向受彎及橫向受力等方面 分析每節(jié)管道可能承受的管道地基差異沉降值， 或沉降曲線(xiàn)的曲 率。高田至郎等根據(jù)彈性地基梁理論將受到地基沉降影響的四種情 形下的地下管線(xiàn)進(jìn)行模型化處理，提出

35、了計(jì)算管線(xiàn)最大彎曲變 形、接頭轉(zhuǎn)角、最大接頭伸長(zhǎng)量的設(shè)計(jì)公式 8 。段光杰根據(jù) Winker 地基反作用模型，討論了由隧道不同施工方法引起的地 層損失對(duì)周?chē)叵鹿芫€(xiàn)的影響， 在管線(xiàn)處的地層徑向變形和地層 軸向變形兩種影響下， 分別歸納總結(jié)了管線(xiàn)垂直于隧道軸線(xiàn)和平 行于隧道軸線(xiàn)兩種位置情況下， 管線(xiàn)變形、 應(yīng)變和轉(zhuǎn)角等參數(shù)與 地表最大沉降值的關(guān)系 9 。高文華利用 Winker 彈性地基梁理論 分析了基坑開(kāi)挖導(dǎo)致的地下管線(xiàn)豎向位移和水平位移， 推導(dǎo)了相 應(yīng)的計(jì)算公式；討論了引起地下管線(xiàn)變形的因素：基床系數(shù)、沉 陷區(qū)長(zhǎng)度及地下管線(xiàn)對(duì)應(yīng)的地表沉陷量。 給出了不同管線(xiàn)變形控 制標(biāo)準(zhǔn)及安全度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 6

36、 ?；谝韵聝煞N假設(shè)，一是假設(shè)管線(xiàn)是連續(xù)柔性的，當(dāng)管線(xiàn)隨土 體移動(dòng)時(shí)只在管段上產(chǎn)生彎曲而不在接頭處產(chǎn)生轉(zhuǎn)角， 由于管段 軸向位移很小， 認(rèn)為管線(xiàn)移動(dòng)時(shí)不發(fā)生軸向應(yīng)變， 管線(xiàn)彎曲服從 Bernoulli Navier 理論；二是假設(shè)管段是剛性的，管線(xiàn)移動(dòng)所 產(chǎn)生的位移全部由接頭轉(zhuǎn)角提供， 接頭不產(chǎn)生抵抗力矩， 允許接 頭自由轉(zhuǎn)動(dòng)，接頭轉(zhuǎn)角只在縱向產(chǎn)生，認(rèn)為管線(xiàn)上扭矩為零， Molnar 推導(dǎo)了地下管線(xiàn)在周?chē)馏w發(fā)生移動(dòng)時(shí)的彎曲應(yīng)力及接 頭轉(zhuǎn)角計(jì)算公式，分別為 2 ：（1）彎曲應(yīng)力的計(jì)算公式：圖 2 管線(xiàn)彎曲應(yīng)力計(jì)算模型 2（2）式中：i 管線(xiàn)i點(diǎn)的彎曲應(yīng)力；E管線(xiàn)的彈性模量；xi, zi 分別為

37、管線(xiàn)外部纖維到中性軸的側(cè)向及縱向距離。Z （Yi），x （Yi）分別為管線(xiàn)在i點(diǎn)的縱向及側(cè)向曲率。（2）接頭轉(zhuǎn)角計(jì)算公式：圖 3 管線(xiàn)接頭轉(zhuǎn)角計(jì)算模型 2（3）式中： εji 管線(xiàn)上 i 與 j 點(diǎn)之間側(cè)向位移差值；ji 管線(xiàn)上 i 與 j 點(diǎn)之間沉降差值；Lji 管段長(zhǎng)度；對(duì)于同一條管線(xiàn)分別進(jìn)行以上兩種臨界狀態(tài)下的分析，將計(jì)算 值與允許值進(jìn)行比較，即可預(yù)測(cè)管線(xiàn)的安全狀況。2.4.2 數(shù)值模擬法 采用數(shù)值模擬方法，能夠較好地考慮隧道開(kāi)挖引起的地層位移 與管線(xiàn)的相互作用，得到較為滿(mǎn)意的結(jié)果。Ahmed 利用有限元模型計(jì)算了地下管線(xiàn)在鄰近深基坑開(kāi)挖時(shí) 的附加彎曲應(yīng)力， 建議對(duì)鑄鐵管

38、線(xiàn)由周近地層移動(dòng)引起的彎曲應(yīng) 變值最大可取為 0.05 ，對(duì)球墨鑄鐵管線(xiàn)彎曲應(yīng)變最大可取為 0.15 2 。李大勇、龔曉南、張土喬考慮了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、土體與地下管 線(xiàn)的耦合作用， 建立了地下管線(xiàn)、 土體以及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)為一體 的三維有限元模型 10 。分析了地下管線(xiàn)的管材、埋深、距離基 坑遠(yuǎn)近、 下臥層土質(zhì)、 管道彈性模量與周?chē)馏w彈性模量比等因 素對(duì)地下管線(xiàn)的影響規(guī)律； 應(yīng)用 Singhal 柔性接口中密封橡膠圈 產(chǎn)生的拉拔力、 彎矩及扭矩， 研究了基坑工程中鄰近柔性接口地 下管線(xiàn)的受力與變形，得出了管道柔性接口的拉拔力P。并且總結(jié)、歸納了地下管線(xiàn)的安全性判別方法及地下管線(xiàn)的工程監(jiān)測(cè)和 保護(hù)

39、措施 1112 。吳波、高波 13 基于 ANSYS 軟件平臺(tái)，將 地下管線(xiàn)模擬成三維彈性地基梁， 建立了隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)土體 地下管線(xiàn)耦合作用的三維有限元分析模型， 對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行了仿 真分析， 并對(duì)地下管線(xiàn)的安全性進(jìn)行了預(yù)測(cè)， 給出了管線(xiàn)安全性 的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。2.5 城市隧道施工引起的地層移動(dòng)與變形自從 Peck 系統(tǒng)提出預(yù)計(jì)隧道施工地表沉降槽經(jīng)驗(yàn)公式以來(lái)， 許 多學(xué)者對(duì)于隧道施工引起的周近環(huán)境土工問(wèn)題進(jìn)行了比較深入 系統(tǒng)的研究， Attewell 等對(duì)此進(jìn)行了總結(jié) 1 ， Loganathan 等、 Wei-I.Chou 和 Antonio 所提出的理論分析方法均在開(kāi)挖引起的 地表與地層內(nèi)部位

40、移預(yù)計(jì)中獲得了較好效果 1415 。國(guó)內(nèi)學(xué)者劉建航、 侯學(xué)淵研究了盾構(gòu)法施工引起的地表沉降， 提出相應(yīng)的 預(yù)測(cè)方法 16 。徐永福、孫鈞等討論了隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工對(duì)周?chē)?土體的影響， 人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在對(duì)盾構(gòu)施工擾動(dòng)與地層移 動(dòng)的預(yù)測(cè)中獲得應(yīng)用 1718 ，陽(yáng)軍生、劉寶琛利用隨機(jī)介質(zhì)理 論方法預(yù)測(cè)城市隧道施工引起的地層移動(dòng)與變形， 取得了較理想 的預(yù)測(cè)效果。 通過(guò)對(duì)隧道開(kāi)挖引起的地層位移的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)， 為進(jìn) 一步研究隧道施工對(duì)地下管線(xiàn)的影響提供了理論計(jì)算基礎(chǔ)19 。3、存在問(wèn)題 城市隧道施工對(duì)鄰近管線(xiàn)影響的研究是一個(gè)涉及到市政工程、 隧道與地下工程、 工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估學(xué)等眾多學(xué)科的綜合性課題， 目

41、 前研究的深度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠， 在地下管線(xiàn)初始應(yīng)力、 管土相互作 用、管線(xiàn)變形允許值、應(yīng)力變形計(jì)算等方面均有待進(jìn)一步深入。（1）地下管線(xiàn)初始應(yīng)力受管道內(nèi)部工作壓力、 覆土壓力、 動(dòng)靜 荷載、安裝應(yīng)力、先期地層運(yùn)動(dòng)及環(huán)境影響等因素共同控制。盡 管目前對(duì)單一荷載的研究相對(duì)完善， 但管線(xiàn)的初始應(yīng)力是上述各 力綜合作用的結(jié)果， 僅僅靠簡(jiǎn)單的疊加并不能準(zhǔn)確反映初始應(yīng)力 的狀態(tài)。 目前對(duì)初始應(yīng)力的估計(jì)還大部分靠經(jīng)驗(yàn)確定， 當(dāng)條件改 變時(shí)原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)就不能再簡(jiǎn)單照搬， 因此有必要建立有效的管線(xiàn) 初始應(yīng)力計(jì)算理論，為管線(xiàn)變形允許值的確定提供理論基礎(chǔ)。（2 ）目前在管土相互作用的研究上， 大部分學(xué)者仍然假設(shè)管 與土緊

42、密接觸， 不發(fā)生相對(duì)位移。 這種假設(shè)對(duì)小管徑管線(xiàn)且埋置 土層工程性質(zhì)好的情況是適用的， 但由于大管徑管線(xiàn)會(huì)對(duì)周?chē)?體的移動(dòng)產(chǎn)生明顯抵抗作用，這種假設(shè)就不再適用。同樣，如果 管線(xiàn)所處地層土體含水量較大， 在土體產(chǎn)生移動(dòng)時(shí)管土間也存 在相對(duì)位移。（3）管線(xiàn)允許變形值的確定應(yīng)該綜合考慮管材、管徑、 接頭類(lèi)型、管線(xiàn)功能、運(yùn)營(yíng)時(shí)間、管線(xiàn)與隧道的相對(duì)位置、隧道施工方 法等因素。而目前的地鐵規(guī)范基本是給出一個(gè)地表最大允許沉降 值（一般為3 cm以?xún)?nèi)），這樣作盡管有一定的可靠性，但沒(méi)有依 據(jù)具體情況來(lái)確定允許值， 不僅不能充分發(fā)揮管線(xiàn)的自承能力而 且限制隧道施工進(jìn)度，增加了工程投資。（ 4 ）現(xiàn)階段對(duì)管線(xiàn)的

43、應(yīng)力變形計(jì)算多是基于Attewell 等 1986年提出的根據(jù) Winker 彈性地基梁理論分析的結(jié)果， 而大部分?jǐn)?shù) 值模擬也是把地下管線(xiàn)簡(jiǎn)化成地基梁來(lái)計(jì)算。 這樣得到的結(jié)論趨 于保守并且在有些情況下是不適宜的； 對(duì)管線(xiàn)接頭轉(zhuǎn)角的計(jì)算大 部分是根據(jù)彈性地基梁的計(jì)算結(jié)果反分析所得， 由于是把管線(xiàn)變 形強(qiáng)加到接頭處使之 產(chǎn)生 轉(zhuǎn)角，這種方法是否適當(dāng)有待商榷。 并且，現(xiàn)行的分析幾乎都是把隧道施工引起的地層移動(dòng)與變形當(dāng) 作輸入條件來(lái)計(jì)算管線(xiàn)的反應(yīng)， 沒(méi)把隧道掘進(jìn)與管線(xiàn)響應(yīng)當(dāng)作一 個(gè)整體考慮，缺少系統(tǒng)分析成果。4、展望 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展 , 人口的不斷增長(zhǎng)和空間的相對(duì)縮小 , 人們逐漸把發(fā)展的目光

44、投向地下空間的利用， 開(kāi)發(fā)地下空間已經(jīng) 成為人類(lèi)擴(kuò)大生存空間的重要手段和發(fā)展趨勢(shì)， 與之俱來(lái)的越來(lái) 越多的工程環(huán)境問(wèn)題有待加強(qiáng)研究 20 ，城市隧道施工中鄰近地 下管線(xiàn)的保護(hù)問(wèn)題可望以下幾方面著手， 以在將來(lái)獲得系統(tǒng)的成 果。（1 ）市區(qū)地下管線(xiàn)分布復(fù)雜、 種類(lèi)各異， 因此在隧道施工前應(yīng) 做好普查工作 （現(xiàn)在廣州等大城市已經(jīng)進(jìn)行了地下管線(xiàn)的普查工 作，并建立了地下管線(xiàn)信息系統(tǒng) 21 ）。對(duì)于運(yùn)營(yíng)時(shí)間短、管材 質(zhì)地好、 管徑不大的管線(xiàn)可以放寬限制標(biāo)準(zhǔn)； 對(duì)運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)的鑄 鐵管線(xiàn)應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)措施， 特別是早期剛性接頭的鑄鐵管線(xiàn)， 由于 其只能承受很小的接頭轉(zhuǎn)角， 并且管段抗拉能力很差， 因此應(yīng)從 兩

45、方面驗(yàn)算其是否達(dá)到極限。 對(duì)大管徑管線(xiàn)要作針對(duì)性的專(zhuān)門(mén)的 研究。（2 ）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 對(duì)隧道引起的管線(xiàn)位移應(yīng)力應(yīng)變 分析可以考慮采取數(shù)值模擬，把隧道與管線(xiàn)當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)考慮 將隧道施工與管線(xiàn)的變形作為一個(gè)整體計(jì)算。 這樣就可以通過(guò)采 用不同的單元模擬不同土體、 管土接觸關(guān)系、 管線(xiàn)類(lèi)型以及考 慮不同的隧道施工方法等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 隧道管線(xiàn) 的整體分 析。 （ 3）有必要通過(guò)理論分析、試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合，準(zhǔn) 確預(yù)測(cè)管線(xiàn)的初始應(yīng)力、 允許變形值以能夠科學(xué)評(píng)估隧道施工給 地下管線(xiàn)帶來(lái)的危害。（4）城市隧道建設(shè)中對(duì)地下管線(xiàn)的保護(hù)的研究是一項(xiàng)系統(tǒng)工 程，涉及學(xué)科眾多，影響因素復(fù)雜，忽略了某一方面

46、都可能導(dǎo)致 管線(xiàn)的破壞。 而專(zhuān)家系統(tǒng)可以吸取各領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)各專(zhuān)家的智 能知識(shí)， 把專(zhuān)業(yè)模型轉(zhuǎn)化為知識(shí)模型， 從而能對(duì)地下管線(xiàn)保護(hù)問(wèn) 題進(jìn)行更全面、客觀、準(zhǔn)確的分析研究。因此建立地下管線(xiàn)保護(hù) 專(zhuān)家系統(tǒng)有助于管線(xiàn)保護(hù)研究集中研究成果， 為進(jìn)一步發(fā)展提供 幫助。（5 ）準(zhǔn)確評(píng)價(jià)隧道施工對(duì)鄰近管線(xiàn)的影響， 必須緊密結(jié)合社會(huì)、 經(jīng)濟(jì)情況，除了理論分析、試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)外還可引進(jìn)工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 系統(tǒng)，對(duì)隧道施工引起的環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)， 綜合考慮管線(xiàn) 破壞引起的環(huán)境保護(hù)、安全性、后期費(fèi)用等眾多因素。標(biāo)簽 :內(nèi)容 1城市隧道 （主要是地鐵工程及各類(lèi)市政地下工程） 施工往往處于 建筑物、 道路和地下管線(xiàn)等設(shè)施的密

47、集區(qū)， 從而導(dǎo)致城市隧道建 設(shè)中各種工程環(huán)境公害問(wèn)題日益突出。因而在城市隧道施工中， 必須保證施工對(duì)于已有的設(shè)施所造成的影響危害在允許的范圍 內(nèi)。特別是各種地下管線(xiàn)由于種類(lèi)繁多，管線(xiàn)材質(zhì)、接頭類(lèi)型及 初始應(yīng)力各異，加之分屬部門(mén)不同，執(zhí)行保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)有差異，更加 大了隧道施工中管線(xiàn)保護(hù)的難度。作為城市環(huán)境保護(hù)的一個(gè)新興課題，許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者都對(duì)城市 地下施工對(duì)鄰近管線(xiàn)的影響研究作了很多工作， 得出許多有意義 的結(jié)論，為科學(xué)評(píng)價(jià)城市隧道施工對(duì)鄰近管線(xiàn)的影響提供了一定 的理論基礎(chǔ)。 本文綜述了城市隧道施工對(duì)鄰近管線(xiàn)影響的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展并對(duì)進(jìn)一步研究重點(diǎn)提出看法。2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1 地下管線(xiàn)初始應(yīng)力

48、城市隧道開(kāi)挖之前地下管線(xiàn)就承受的應(yīng)力稱(chēng)為管線(xiàn)的初始應(yīng)力1 ，它是由管道內(nèi)部工作壓力、上覆土壓力、動(dòng)靜荷載、安裝 應(yīng)力、先期地層運(yùn)動(dòng)及環(huán)境影響等因素共同作用的結(jié)果。 一般說(shuō) 來(lái)，管線(xiàn)安裝墊層沒(méi)有充分壓實(shí)或由于其他原因?qū)е虏痪鶆虺?降，管線(xiàn)就會(huì)出現(xiàn)管段應(yīng)力增加或接頭轉(zhuǎn)角增大現(xiàn)象； 管道內(nèi)外 壓力不同會(huì)導(dǎo)致管段產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力； 上覆土壓力與動(dòng)靜荷載的作 用會(huì)使管段橫斷面趨于橢圓，同時(shí)伴隨管段應(yīng)力的改變；同樣， 管線(xiàn)埋置土層的不同也會(huì)導(dǎo)致管身不同的應(yīng)力狀態(tài)：比如， 管線(xiàn)埋置于溫差較大的土層就會(huì)使管身產(chǎn)生應(yīng)變， 而管線(xiàn)周?chē)馏w濕 度的變化也會(huì)引起管身的腐蝕從而降低管線(xiàn)的強(qiáng)度。Taki 與 O Rourke

49、 分析了作用在鑄鐵管上的內(nèi)部壓力、溫度應(yīng) 力、重復(fù)荷載及安裝應(yīng)力， 計(jì)算了低壓管在綜合作用下拉應(yīng)力與 彎曲應(yīng)變的典型值， 認(rèn)為作用在管線(xiàn)上的初始應(yīng)力大致為管線(xiàn)縱 向彎曲應(yīng)變0.02 %0.04 %時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值2。美國(guó)猶他州立 大學(xué)研究人員對(duì)螺旋肋鋼管、 低勁性加肋鋼管、 聚氯乙?。?PVC） 管進(jìn)行了應(yīng)力、應(yīng)變及應(yīng)力松弛等試驗(yàn)，得出相應(yīng)的結(jié)論3 。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)各類(lèi)壓力管進(jìn)行了支座荷載、 軸向應(yīng)力等方面的研究 工作，提出了初始應(yīng)力計(jì)算的理論方法及相應(yīng)的計(jì)算公式4 。2.2 管線(xiàn)與周?chē)馏w的相互作用隧道建設(shè)中，地下管線(xiàn)因周?chē)馏w受到施工擾動(dòng)引起管線(xiàn)不均 勻沉降和水平位移而產(chǎn)生附加應(yīng)力。 同時(shí)， 由

50、于管線(xiàn)的剛度大約 為土體的10003000倍，又必然會(huì)對(duì)周?chē)馏w的移動(dòng)產(chǎn)生抵 抗作用。Attewell認(rèn)為隧道施工引起的土體移動(dòng)對(duì)管線(xiàn)的影響可 從隧道掘進(jìn)方向與管線(xiàn)的相對(duì)空間位置來(lái)確定， 當(dāng)隧道掘進(jìn)方向 垂直于管線(xiàn)延伸方向時(shí)， 對(duì)管線(xiàn)的影響主要表現(xiàn)在管線(xiàn)周?chē)馏w 的縱向位移引起管線(xiàn)彎曲應(yīng)力的增加及接頭轉(zhuǎn)角的增大； 當(dāng)隧道 掘進(jìn)方向平行于管線(xiàn)延伸方向時(shí)， 對(duì)管線(xiàn)的影響主要表現(xiàn)為周?chē)?土體對(duì)管線(xiàn)的軸向拉壓作用。 而管線(xiàn)對(duì)土體移動(dòng)的抵制作用主要 與管線(xiàn)的管徑、剛度、接頭類(lèi)型及所處位置有關(guān) 1。由于大部分地下管線(xiàn)埋置深度不大（通常均在 1.5m 以?xún)?nèi)），通 ?？梢约僭O(shè)在管道直徑不大時(shí)， 地下管線(xiàn)對(duì)周?chē)?/p>

51、土體移動(dòng)沒(méi)有抵 抗能力， 它將沿土體的移動(dòng)軌跡變形。 一些研究成果也表明了這 種假設(shè)的可行性 2：Carder 與 Tayor 采取足尺試驗(yàn)研究了埋置 深度0.75m，直徑100伽的鑄鐵管置于不同土體中時(shí)在鄰近開(kāi) 挖影響下的性狀改變情況， 試驗(yàn)成果表明管線(xiàn)的移動(dòng)軌跡與所處 地層土體移動(dòng)軌跡相吻合； Nath 應(yīng)用三維有限元模擬分析了管 徑75伽至450伽的鑄鐵管在埋深1.0m條件下對(duì)鄰近開(kāi)挖的響 應(yīng)，分析結(jié)果顯示，管徑小于 150伽的鑄鐵管線(xiàn)對(duì)地層的移動(dòng) 幾乎沒(méi)有任何抵抗能力； Ahmed 等用二維及三維有限元模擬了 深溝渠的開(kāi)挖對(duì)鄰近鑄鐵管線(xiàn)的影響， 計(jì)算得出在假定管線(xiàn)與周 圍土體不出現(xiàn)相對(duì)

52、位移時(shí)， 管線(xiàn)的附加應(yīng)變小于鑄鐵管線(xiàn)的允許 極限強(qiáng)度， 他們認(rèn)為， 如果管線(xiàn)與周?chē)馏w在鄰近施工影響下不 產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，可以不考慮施工對(duì)管線(xiàn)的影響； Molnar 等對(duì) 芝加哥 Lurie 醫(yī)療研究中心工程中深基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近地下管線(xiàn)影 響的研究中假設(shè)管線(xiàn)與周?chē)馏w一起移動(dòng)的情況下，管徑 150 伽500伽的地下管線(xiàn)預(yù)測(cè)變形值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相符。但是，當(dāng)?shù)叵鹿芫€(xiàn)直徑增大到一定程度后就會(huì)對(duì)周?chē)馏w移動(dòng) 產(chǎn)生抵制作用， 這同時(shí)也增大了管線(xiàn)破壞的風(fēng)險(xiǎn)。 國(guó)內(nèi)學(xué)者蔣洪 勝等曾對(duì)上海地鐵二號(hào)線(xiàn)某段盾構(gòu)法施工對(duì)上部管徑 3.6m 的合 流污水管產(chǎn)生的影響及處理的措施進(jìn)行過(guò)研究 5 。不過(guò) Attewell

53、 認(rèn)為盡管大管徑管線(xiàn)抵抗土體移動(dòng)時(shí)會(huì)增加管身的應(yīng) 力，但由于管線(xiàn)自身強(qiáng)度較大（主要針對(duì)灰鐵管線(xiàn)）而不會(huì)導(dǎo)致 管段產(chǎn)生大的附加應(yīng)力 1 。總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于管徑較大的管線(xiàn)， 在隧道施工中要引起重視，特別是對(duì)地層運(yùn)動(dòng)比較劇烈，管材、 接頭比較脆弱且運(yùn)營(yíng)年限久的大管徑管線(xiàn)要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng) 估。2.3 地下管線(xiàn)的破壞模式及允許變形值考察地下管線(xiàn)在地層移動(dòng)及變形作用下的主要破壞模式，一般 有兩種情況： 一是管段在附加拉應(yīng)力作用下出現(xiàn)裂縫， 甚至發(fā)生 破裂而喪失工作能力；二是管段完好，但管段接頭轉(zhuǎn)角過(guò)大，接 頭不能保持封閉狀態(tài)而發(fā)生滲漏。 管線(xiàn)的破壞可能主要由其中一 種模式控制也可能兩種破壞同時(shí)發(fā)生： 對(duì)于

54、焊接的塑料管與鋼管 由于接頭強(qiáng)度較大可能只需計(jì)算其最大彎曲應(yīng)力就能預(yù)測(cè)管線(xiàn) 是否安全； 但對(duì)于鑄鐵管及球墨鑄鐵管， 尤其是對(duì)運(yùn)營(yíng)年代長(zhǎng)的 鑄鐵管， 由于其管段抗拉能力差且接頭處柔性能力不足， 兩種破 壞模式均有可能出現(xiàn)。文獻(xiàn)1 定義了隧道施工引起的地下管線(xiàn)破壞模式：一、柔性管 （主要為鋼管及塑料管） 由于屈服或繞曲作用產(chǎn)生過(guò)度變形而使 管段發(fā)生破裂；二、剛性管（主要為脆性灰鐵管線(xiàn)）破壞的主要 模式有（ 1）由縱向彎曲引起的橫斷面破裂， （2 ）由管段環(huán)向變 形引起的徑向開(kāi)裂，（3）管段接頭處不能承受過(guò)大轉(zhuǎn)角而發(fā)生滲 漏。高文華認(rèn)為， 對(duì)于焊接的大長(zhǎng)度鋼管的破壞主要由地層下降 引起的管線(xiàn)彎曲應(yīng)力

55、控制； 對(duì)于有接頭的管線(xiàn)， 破壞主要由管道 允許張開(kāi)值和管線(xiàn)允許的縱向和橫向抗彎強(qiáng)度所決定6。為保證隧道掘進(jìn)過(guò)程中鄰近管線(xiàn)的安全，現(xiàn)行的一般作法是控 制管線(xiàn)的沉降量， 地表傾斜及管接縫張開(kāi)值。 這些控制值的確定 是基于若干規(guī)范和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定的，具有相當(dāng)程度的可靠 性。然而，在實(shí)際工程應(yīng)用中存在地下管線(xiàn)的變形和應(yīng)變不易量 測(cè)以及對(duì)柔性接頭管線(xiàn)的接頭轉(zhuǎn)角無(wú)法實(shí)測(cè)的尷尬。 并且，由于 沒(méi)有統(tǒng)一的理論控制標(biāo)準(zhǔn)， 使得這些控制值的確定帶有一定的隨 意性，缺乏理論研究成果。 Molnar 綜合前人研究成果，通過(guò)理 論計(jì)算與實(shí)測(cè)資料相比較給出了各類(lèi)管線(xiàn)的允許彎曲應(yīng)力與允 許接頭轉(zhuǎn)角值，可為進(jìn)一步研究提供

56、參考 2 。2.4 地下管線(xiàn)隧道施工影響下的變形隧道施工引起的地下管線(xiàn)影響因素較多，對(duì)于地下管線(xiàn)進(jìn)行準(zhǔn)確的受力變形分析理論分析是地下管線(xiàn)保護(hù)研究的基礎(chǔ)， 目前對(duì) 地下管線(xiàn)的受力變形計(jì)算研究主要有解析法與數(shù)值模擬法兩種。2.4.1 解析法Attewell 基于 Winker 彈性地基模型提出隧道施工對(duì)結(jié)構(gòu)與管 線(xiàn)的影響評(píng)價(jià)方法。 根據(jù)管線(xiàn)位置與地層運(yùn)動(dòng)方向的不同， 分別 計(jì)算了管線(xiàn)垂直與平行地層運(yùn)動(dòng)時(shí)管線(xiàn)的彎曲應(yīng)力與接頭轉(zhuǎn)角， 研究了大直徑與小直徑管線(xiàn)在地層運(yùn)動(dòng)下不同的反應(yīng)性狀， 討論 了理論分析的實(shí)際應(yīng)用可行性， 給出了管線(xiàn)設(shè)計(jì)方法， 是較早的 比較系統(tǒng)的研究成果 1 。廖少明、劉建航也基于彈

57、性地基梁理 論提出地下管線(xiàn)按柔性管和剛性管分別進(jìn)行考慮的兩種方法 7 ，其計(jì)算模型如圖 1，建立地下管線(xiàn)的位移方程如下：圖 1 彈性地基梁計(jì)算模型（1）式中：，K為地基基床系數(shù)，；Ep 管道的彈性模量；Ip 管道的截面慣性矩；q 作用在管道上的壓力。 對(duì)于柔性地下管線(xiàn)，他們認(rèn)為此類(lèi)管線(xiàn)在地層下沉?xí)r的受力變 形研究可以從管節(jié)接縫張開(kāi)值、 管節(jié)縱向受彎及橫向受力等方面 分析每節(jié)管道可能承受的管道地基差異沉降值， 或沉降曲線(xiàn)的曲 率。高田至郎等根據(jù)彈性地基梁理論將受到地基沉降影響的四種情標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案形下的地下管線(xiàn)進(jìn)行模型化處理，提出了計(jì)算管線(xiàn)最大彎曲變 形、接頭轉(zhuǎn)角、最大接頭伸長(zhǎng)量的設(shè)計(jì)公式 8 。段光杰根據(jù) Winker 地基反作用模型，討論了由隧道不同施工方法引起的地 層損失對(duì)周?chē)叵鹿芫€(xiàn)的影響， 在管線(xiàn)處的地層徑向變形和地層 軸向變形兩種影響下， 分別歸納總結(jié)了管線(xiàn)垂直于隧道軸線(xiàn)和平 行于隧道軸線(xiàn)兩種位置情況下， 管線(xiàn)變形、 應(yīng)變和轉(zhuǎn)角等參數(shù)與 地表最大沉降值的關(guān)系 9 。高文華利用 Winker 彈性地基梁理論 分析了基坑開(kāi)挖導(dǎo)致的地下管線(xiàn)豎向位移和水平位移， 推導(dǎo)了相 應(yīng)的計(jì)算公式；討論了引起地下管線(xiàn)變形的因素：基床系數(shù)、沉 陷區(qū)長(zhǎng)度及地下管線(xiàn)對(duì)應(yīng)的地表沉陷量。 給出了不同管線(xiàn)變形控 制標(biāo)準(zhǔn)及安全度評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 6 ?；谝韵聝煞N假設(shè)，一是假設(shè)管線(xiàn)是連續(xù)柔性