工程運(yùn)營(yíng)對(duì)鄰近構(gòu)筑物的影響

1、工程運(yùn)營(yíng)對(duì)鄰近構(gòu)筑物的影響 1計(jì)算模型狀況 整體有限元網(wǎng)格如圖4所示。東環(huán)高速及大觀路高架樁基、蓋梁及繼續(xù)梁結(jié)構(gòu)、廣園迅速路及廣深鐵路路基路面結(jié)構(gòu)同輸水管道及支護(hù)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格如圖5所示。其中管道直徑DN1800，管材為預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP），按照管線縱斷面可知管道中心點(diǎn)距離地表的埋深為6.38m。因?yàn)闁|環(huán)高速、大觀路高架樁基尺寸、長(zhǎng)度及材料等信息不詳，因此按照現(xiàn)場(chǎng)勘踏狀況，以及工程閱歷對(duì)其舉行決定。該模型中兩者樁基長(zhǎng)度為22m，直徑為800mm，橋梁柱高為7m，直徑為800mm，蓋梁及繼續(xù)梁截面為800mm800mm；材料為C30混凝土。按照輸水管道設(shè)計(jì)方案，建立了考慮土層、輸水管線、廣

2、園迅速路及廣深鐵路路基路面結(jié)構(gòu)、東環(huán)高速及大觀路高架樁基、繼續(xù)梁、蓋梁和柱體的整體模型。 其中，東環(huán)高速及大觀路高架樁基、繼續(xù)梁、蓋梁和柱體采用梁?jiǎn)卧M；輸水管線、廣園迅速路及廣深鐵路路基路面結(jié)構(gòu)采用板單元模擬；管中水、回填混凝土、原狀土采用實(shí)體單元模擬。整體模型沿管道橫截面方向計(jì)算長(zhǎng)度為103.2m、沿管道縱向方向計(jì)算長(zhǎng)度為180m、豎向方向計(jì)算深度為45m。共有81626個(gè)單元，42944個(gè)節(jié)點(diǎn)。土體采用摩爾-庫(kù)倫本構(gòu)模型。在荷載方面，計(jì)算時(shí)除考慮土體及結(jié)構(gòu)本身的自重，另考慮了輸水管道上方廣園迅速路及廣深鐵路路基路面結(jié)構(gòu)荷載，以及大觀路、東環(huán)高速橋梁的荷載。根據(jù)現(xiàn)行的橋梁荷載相關(guān)規(guī)范并通

3、過(guò)換算，該節(jié)點(diǎn)中的東環(huán)高速蓋梁承受的豎向線性荷載為462.5kN/m，大觀路路面荷載為25kN/m2。而在邊界條件方面，對(duì)于左右兩側(cè)以及模型底部均分離約束對(duì)應(yīng)法向方向的平動(dòng)位移自由度。而前后兩側(cè)則施加對(duì)稱為Y平面的約束（即除約束法向平動(dòng)自由度外，另約束X、Z軸的旋轉(zhuǎn)自由度）。 2計(jì)算結(jié)果及分析 2.1管道內(nèi)充水狀況對(duì)廣深鐵路及鄰近結(jié)構(gòu)的影響 為了研究管道正常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中內(nèi)部充水狀況對(duì)周邊敏感物的影響，該項(xiàng)目根據(jù)管道內(nèi)部的充水高度分離為1/4D、1/2D、3/4D、D（D為管道內(nèi)徑，該節(jié)點(diǎn)處管道內(nèi)徑為1.8m）舉行整體計(jì)算（斷面暗示見(jiàn)圖6所示），以得到不同充水狀況下東環(huán)高速結(jié)構(gòu)的位移狀況。當(dāng)管道內(nèi)

4、充水高度分離為1/4D、1/2D、3/4D、D狀況下東環(huán)高速結(jié)構(gòu)的水平及豎向位移數(shù)量見(jiàn)表2所列（不計(jì)入前期施工過(guò)程中造成的結(jié)構(gòu)位移）。當(dāng)充水高度為D時(shí)的位移分布見(jiàn)圖7所示。由表2的數(shù)據(jù)可知，隨著管道內(nèi)充水高度的增強(qiáng)，廣深鐵路等鄰近結(jié)構(gòu)的水平及豎向位移均在增強(qiáng)，但是即使當(dāng)管道內(nèi)布滿水時(shí)，造成鄰近結(jié)構(gòu)的水平及豎向位移也僅為0.14mm及0.83mm，遠(yuǎn)不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成結(jié)構(gòu)性傷害。 2.2管道下土體強(qiáng)度變化對(duì)廣深鐵路及鄰近構(gòu)筑物的影響 考慮到在輸水管道運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，有可能因?yàn)榻宇^漏水、交通往復(fù)荷載震驚等方面的緣由導(dǎo)致管道下方持力層土體發(fā)生土質(zhì)流失松弛進(jìn)而強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。為了對(duì)管道下方持力層土體的強(qiáng)度變化

5、導(dǎo)致管道產(chǎn)生的附加受力及變形狀況舉行研究，該項(xiàng)目對(duì)該節(jié)點(diǎn)處管道下方的粉質(zhì)粘土層（詳細(xì)區(qū)域見(jiàn)圖8所示。因?yàn)榉圪|(zhì)粘土層下方為粗砂層，水穩(wěn)定性很好，發(fā)生土質(zhì)流失松弛的可能性極小，因此不予考慮其強(qiáng)度的降低）的彈性模量、粘聚力，以及內(nèi)摩擦角舉行等比例折減，分離在原有強(qiáng)度參數(shù)（即強(qiáng)度系數(shù)為1.0）的基礎(chǔ)上，另建立強(qiáng)度系數(shù)為0.8、0.6、0.4共四組計(jì)算模型（詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)表3所列），得到下方持力土層強(qiáng)度削減后該節(jié)點(diǎn)及東環(huán)高速結(jié)構(gòu)的變形狀況。 表4為不同強(qiáng)度系數(shù)時(shí)整體模型及鄰近橋梁及道路的位移狀況。圖9及圖10分離為通過(guò)對(duì)管道下方土體未弱化及強(qiáng)度參數(shù)弱化為0.4時(shí)（即強(qiáng)度指標(biāo)折減為最初的40%），該節(jié)點(diǎn)處整體

6、模型的水平及豎向位移分布狀況。由表4可知，管道下方土體強(qiáng)度參數(shù)折減為原模型的0.8及0.6時(shí)，整體模型及鄰近結(jié)構(gòu)的變形狀況基本無(wú)變化。而當(dāng)管道下方土體強(qiáng)度參數(shù)折減為原模型的0.4時(shí)，整體水平及豎向位移較原模型消失較大的增強(qiáng)，最大值主要發(fā)生在管道下方附近的土體區(qū)域；而鄰近橋梁及道路的水平及豎向位移有所增強(qiáng)，其中水平及豎向位移分離為0.80mm及2.00mm。 由此可見(jiàn)，管道下臥粉質(zhì)粘土層流失松弛導(dǎo)致的強(qiáng)度降低并未對(duì)鄰近的廣深鐵路、東環(huán)高速、大觀路高架,以及廣園迅速路等結(jié)構(gòu)造成破壞性影響。因?yàn)楣艿老屡P粉質(zhì)粘土層下方存在較為穩(wěn)定的粗砂層，因此管道總體而言發(fā)生嚴(yán)峻沉陷的風(fēng)險(xiǎn)較小。按照閱歷，因管道自身緣

7、由導(dǎo)致管道下方土體強(qiáng)度降低至40%的可能性不大?？梢哉J(rèn)為，二期干線管道與廣深鐵路、廣園迅速路與交會(huì)處的管道下臥粉質(zhì)粘土層流失松弛導(dǎo)致的強(qiáng)度降低并未對(duì)鄰近的廣深鐵路、東環(huán)高速、大觀路高架,以及廣園迅速路等的結(jié)構(gòu)造成破壞性影響。因?yàn)楣艿老屡P粉質(zhì)粘土層下方存在較為穩(wěn)定的粗砂層，因此管道總體而言發(fā)生嚴(yán)峻沉陷的風(fēng)險(xiǎn)較小。 3結(jié)論 本文結(jié)合廣州市北部水系建設(shè)沙河涌等三條河涌聯(lián)合補(bǔ)水工程的實(shí)際狀況，對(duì)輸水管道穿越廣深高速等鄰近構(gòu)筑物處節(jié)點(diǎn)在運(yùn)營(yíng)期間管內(nèi)輸水流量、管道滲漏導(dǎo)致下方基礎(chǔ)強(qiáng)度降低等狀況下造成周邊構(gòu)筑物的變形特性的影響舉行了分析。研究表明：（1）隨著管道內(nèi)充水高度的增強(qiáng)，鄰近結(jié)構(gòu)的水平及豎向位移均在增強(qiáng)，但是即使當(dāng)管道內(nèi)布滿水時(shí)，造成接近結(jié)構(gòu)的水平及豎向位