一种地铁隧道施工诱发地下管线沉降的间接测试方法

摘要

一种地铁隧道施工诱发地下管线沉降的间接测试方法，属于地下工程技术领域。步骤为：选择位于地铁隧道施工影响范围内的地下管线作为沉降监测对象；选定具备挖开上覆土条件的区域直接布设地下管线沉降主监测点，并在该地下管线沉降主监测点垂直对应地面上布设地表沉降主监测点；同步监测地下管线沉降主监测点和地表沉降主监测点的沉降值；将同一时刻监测得到的地表沉降值和地下管线沉降值分别作为横、纵坐标标绘制地下管线沉降和地表沉降换算关系曲线；依据该曲线，即可在此地下管线无法直接进行沉降监测的部位，通过监测该部位正上方对应地表点沉降值来推算地下管线沉降值。适用于仅在局部区域具备直接监测条件的地下管线沉降测试。

说明书

技术领域

本发明涉及一种地铁隧道施工诱发地下管线沉降的间接测试方法，属 于地下工程技术领域。

背景技术

地铁线路一般结合城市道路网和客流流向情况沿城市主干道方向布设 ，不可避免的会经过城市市中心区。而城市中心区地铁线路一般为地 下线路，且地下管线密布，因此，修建地铁隧道时将面临邻近既有地 下管线施工的问题。

由于地铁隧道工程开挖扰动会导致周围地层沉降，进而导致地层中埋 设的各种地下管线也会发生相应沉降，严重者会影响到地下管线的正 常使用甚至造成重大灾难性结果。如因沉降过大造成煤气泄露、爆炸 、水管爆裂形成水患，电缆断裂造成停电或通讯中断的情况。因此， 在地铁隧道施工过程中，采用有效方法对受施工影响的地下管线进行 可靠的沉降监测，对地下管线的安全控制至关重要。

地下管线一般埋于地下一定深度内，要直接对它进行沉降监测必须将 上覆土挖开，在人员和交通密集的繁华城区，对环境和交通影响较大 ，甚至根本就不具备直接监测的条件。因此，地下管线沉降监测就显 得异常困难。在实际监测中为方便起见往往把地下管线沉降监测点直 接布设在地表，用地表沉降代替地下管线沉降，如此测到的是地下管 线上方对应的地表沉降而非地下管线沉降，因无法准确掌握地下管线 的真实沉降，在地铁隧道施工期间很难对地下管线的安全性做出科学 合理的评价。因此，选择一种简便有效的地下管线沉降监测方法是非 常必要的。

地铁隧道一般为浅埋隧道，浅埋隧道开挖后地层中的应力扰动区延伸 至地表，围岩力学性态的变化在很大程度上反映于地表沉降，地表沉 降不但可以反映隧道开挖过程中地下管线沉降的全过程，而且地表沉 降和地下管线沉降间具有一定对应关系。本发明试图利用地表沉降和 地下管线沉降间的对应关系，通过地表沉降监测间接测试地下管线沉 降。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

地铁隧道施工诱发地下管线沉降的间接测试方法包括以下5个步骤：

步骤1：选取待测地下管线，选择位于地铁隧道施工影响范围内且需要 进行沉降监测的地下管线作为沉降监测对象；

步骤2：确定主监测区域，在被监测地下管线上选择具备挖开上覆土条 件的区域作为主监测区域，在主监测区域内将地下管线上覆土挖开以 暴露管线，采用抱箍的方法布设地下管线沉降主监测点以直接监测管 线沉降，再将上覆土恢复原状，并在该地下管线沉降主监测点垂直对 应的地面上布设地表沉降主监测点作为对比沉降监测点；

步骤3：地下管线沉降主监测点和地表沉降主监测点沉降数值同步采集 ，当地铁隧道开挖面距地下管线沉降主监测点等于30m时开始同时监测 地下管线沉降主监测点和地表沉降主监测点的沉降值，根据沉降变化 情况确定监测频率，并根据该频率进行沉降数据同步采集；

步骤4：绘制地下管线沉降和地表沉降的换算关系曲线，以地表沉降值 为横轴、地下管线沉降值为纵轴绘制平面直角坐标系，将同一时刻监 测得到的地表沉降主监测点的沉降值和地下管线沉降主监测点的沉降 值分别作为横、纵坐标在平面直角坐标系中标记出点位，随着监测次 数的增加将标记出多个点位，各点位间用直线连接形成地下管线沉降 和地表沉降的换算关系曲线；

步骤5：不具备直接监测条件区域的地下管线沉降间接测试，依据步骤 4得到的地下管线沉降和地表沉降换算关系曲线所反映的地下管线点及 其正上方地表点之间的沉降对应关系，即可在此管线无法直接进行沉 降监测的部位，通过监测该管线正上方地表点沉降值来推算管线的沉 降值。

本发明的有益效果是：

（1）适用于受地铁隧道施工影响显著、且仅在局部区域具备直接进行 沉降监测条件的地下管线；

（2）通过间接测试获取地下管线沉降值，避免了地下管线沉降直接测 试方法需挖开管线上覆土的弊端；

（3）相对于直接用地表沉降代替地下管线沉降的方法，本方法更具科 学性，可基本准确的测试出地下管线沉降值，因此在地铁隧道施工期 间能够更加可靠地评价管线的安全状态。

附图说明

图1为本发明某地铁区间隧道下穿天然气地下管线剖面图；

图2为本发明地表沉降与地下管线沉降间换算关系曲线；

图3为采用本发明方法得到的天然气地下管线的沉降历时曲线。

图中：地下管线1；地铁区间隧道2；地铁隧道开挖面3；地表沉降主监 测点4；地下管线沉降主监测点5；地表沉降监测点6；地下管线沉降监 测点7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

某地铁区间标准断面隧道下穿一条天然气地下管线，该地下管线位于 隧道拱顶正上方且与隧道平行，隧道拱顶上覆地层厚度8.6m，为浅埋 隧道。隧道结构与地下管线间夹层土体厚度4.6m，地下管线为钢管， 壁厚14.3mm，外径1016mm，接口采用焊接方式，隧道与地下管线位置 关系剖面图见图1。为了保证地铁隧道下穿施工期间该地下管线安全， 采用了本发明中的地铁隧道施工诱发地下管线沉降的间接测试方法。

步骤1：选取待测地下管线，如图1所示，由于该天然气地下管线位于 地铁区间隧道正上方且二者间距较近，地铁区间隧道施工必然会引起 地下管线沉降且沉降显著，因此选择该天然气地下管线作为沉降监测 对象；

步骤2：确定主监测区域，如图1所示，区域A具备直接开挖暴露地下管 线的条件，因此将其作为主监测区域并将该区域内上覆土层挖开，采 用抱箍的方法布设地下管线沉降主监测点5以直接监测地下管线沉降， 再将上覆土恢复原状，并在地下管线沉降主监测点5垂直对应的地面上 布设地表沉降主监测点4作为对比沉降监测点，地下管线沉降主监测点 5采用抱箍的方法直接布设在管线上，通过固定在管线上的圆环将测杆 与管线连接成整体，测杆伸至地面，并做好套筒及加盖保护装置，地 表沉降监测点采用Φ20的钢筋，通过钻机成孔揭露至原状土内，将钢 筋植入孔内，并于底部浇筑混凝土与原位土体接触，在顶部位置做好 套筒及加盖保护装置；

步骤3：地下管线沉降主监测点5和地表沉降主监测点4沉降值的同步采 集，当地铁隧道开挖面3距地下管线沉降主监测点5等于30m时开始同时 监测地下管线沉降主监测点5和地表沉降主监测点4的沉降值，根据沉 降变化情况确定监测频率，本实施例的监测频率为每天1次；

步骤4：地下管线沉降和地表沉降的换算关系曲线，如图2所示，以地 表沉降值为横轴、地下管线沉降值为纵轴绘制平面直角坐标系，将同 一时刻监测得到的地表沉降主监测点4的沉降值和地下管线沉降主监测 点5的沉降值分别作为横、纵坐标在平面直角坐标系中标记出点位，随 着监测次数的增加将标记出多个点位，各点位间用直线连接形成地下 管线沉降和地表沉降的换算关系曲线；

步骤5：不具备进行直接监测条件的地下管线沉降间接测试，如图1所 示，除区域A外，地下管线其他部位不具备直接挖开上覆土直接进行管 线沉降监测的条件，可在需监测沉降的地下管线部位（如地下管线沉 降监测点7）正上方地面对应布设地表沉降监测点（如地表沉 降监测点6），通过监测地表沉降监测点6的沉降值并绘制该点的沉降 历时曲线，再利用图2的地下管线沉降和地表沉降的换算关系曲线，即 可推算出地下管线沉降监测点7的沉降历时曲线，如图3所示。