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1城市建设中基坑施工对周围地下管线安全的影响及应对措施的探讨Theinvestigationofthesafetyinfluenceandmeasureintheundergroundpipeline,whenconstructingfoundationincity徐建华摘要：本文主要介绍城市建设中基坑施工时，引起周围地下管线变形的因素，不同地质条件下基坑支护对周围地下管线的影响，制定监测方法，分析地下管线受力变形应对措施。Summary:Thisartistmainlyintroducethedeformationfactorsofundergroundpipelinewhenconstructingfoundationpitincity、theinfluencesandsurveymethodsofundergroundpipelineinfoundatoinpitwhenbeatdifferentgeologicalconditions，finallyestablishmonitormethod，andanalysisthemeasuresofundergroundpipelineoutofshapeunderstress.关键词：基坑施工、地下管线、影响因素、监测技方、应对措施Keyword:construcingoffoundationpit,pielineunderground,factorsofinfluence,monitoringmethod,solutions1前言近几年城市的地下工程、轨道交通和高层建筑的快速发展，产生了大量基坑工程，而这些基坑工程都处于建筑物、道路和地下管线(给排水管线、燃气管线、电缆及通讯管线等)等设施的密集区。基坑工程在施工开挖时，由于土体的应力条件发生变化，导致基坑周围土体发生位移及相应的地面变形，同时基坑支护体系也受到侧向水土压力的作用而产生变形，因此也会导至基坑周边地下管线过大变形或破裂。由于地下管线工程被誉为城市生命线工程,因此由基坑开挖导致临近地下管线的过大变形或破裂不仅会带来严重的经济损失、环境污染，而且还将造成不良的社会影响。因此,必须了解基坑施工引起周围地下管线变形的因素，不同地质条下基坑支护对周围地下管线的影响，制定其监测方法，分析地下管线受力变形后应对措施，从而达到指导施工、保护管线的目的。2基坑施工引起周围地下管线变形的因素基坑施工对周围地下管线引起变形的客观因素有：紧邻基坑的建筑物荷载、使用中的动荷载、风力、地震等因素引起的附加荷载；建筑基础的型式，地下水位的升降，及其对基础的侵蚀作用，基坑土在荷载与地下水位变化的影响下产生的各种工程地质现象，温度的变化，以及基坑施工的扰动等等，都会引起基坑周围地下管线变形。基坑施工对周围地下管线主观因素有：（1）地质勘探不充分；（2）设计错误，例如对土的承载力，各种荷载估计错误，对当地的地基土特性了解不够，套用其地方的做法造成的错误，结构计算中的失误等等；（3）施工质量差，例如地基基础处理不当，使用了较差的材料，由于砂石没有洗净或者水分过多或者保养不当致混凝土强度减弱等等；（4）施工方法不当，例如软土上施工时由于没有处理好地下水或基坑壁的保护引起显著的地面沉降和位移，打桩使附过地面隆起引起上面的建筑物变形，高耸建筑物施工时没顾及大风的影响，钢结构施工时没有顾及日照及气温变化的影响，巨大钢构件焊接时没有注意保温，让灼热的焊缝过快冷却产生巨大的热应力等不良后果等等，引起基2坑周围地下管线变形。3不同地质条件下基坑支护对周围地下管线的影响深基坑支护的要点，通常来说，有三方面的要求：支护结构的变形计算、支护结构的强度设计、深基坑挖土施工的组织设计。根据不同地质条件进行分析，合理设计支护方案，并进行及时监测，才能减少对周围地下管线的影响。以下对不同地质条件下基坑支护对周围地下管线的影响，做一些探讨和对比。3.1软土条件基坑支护中，软土是常见的一种地质情况。软土基坑支护设计与施工是城市基本建设工程中的重要问题,也是岩土工程中比较复杂和困难的问题。软土承载力低、灵敏度高，压缩性高，含水率高，开挖不慎极易造成塌方等安全事故，从而造周围地下管线断裂等事故。因此，本文认为，对于在软土条件下的基坑支护，理想的办法是，采用地下连续墙进行基坑支护。如果条件不允许，不能施工地下连续墙，则应采用水泥土搅拌法，对淤泥质土等软土进行加固处理，待达到一定强度后，再进行基坑开挖施工。如果是深基坑，在开挖过程中，可使用钢板桩加支撑，或逆作拱墙等较经济的支护方式，这样才能保护基坑的稳定性和安全性，同时也保护了周边的地下管线安全。近年来，国内对于软土的深基坑支护设计，主要采取悬壁式、单支点及多支点式、圆筒式等支护结构，各种支护结构都有其显著的特点，并被广泛应用于软土地质条件的深基坑项目施工中。由于软土的性质偏差，因此在深基坑支护设计中一定要考虑到深基坑的整体硬度和强度，对于部分土层较软的部分，还要进行必要的加固设计，这样才能确保深基坑施工中的安全性与稳定性,同时也保护了周边的地下管线安全。3.2填土条件填土成分复杂，不均匀性较大，压缩性高。因此，对于填土地区的基坑支护设计，应该在工程勘察报告的基础上，首先对填土采取一定的人工加固措施：对于较浅的填土，可采取换填法或表层压实等处理方法，如果填土厚度较大，可考虑强夯法或振动挤密桩法进行适当加固，而在基坑开挖的过程中，需时刻注意基坑周壁的安全，分层支护，避免发生安全事故,从而避免坑周边地下管线过大变形或破裂。3.3砂土条件砂土地区的基坑支护设，应根据砂土的土质，区别对待：对于密实性较差的砂土，多含粉砂及细纱，处理方法多采用表层压实法、砂桩及振冲挤密法对其进行初步加固处理，在基坑开挖时，可采用钢板桩或混凝土护壁，并注意及时分层支护。对于密实性较好的砂土，可稍加压密处理，即可进行基坑开挖，开挖过程中可使用锚杆加深层搅拌桩的方式进行基坑侧壁的支护。3.4复合地质条件工程实际中，大多数遇到的情况，都是复合地质条件，在基坑开挖深度的范围内，会遇到各种地层情况，此时，应根据勘察报告，具体分析，选择既经济，又合理的支护方式。在复合地质条件下，可以根据基坑开挖范围内某一主要岩土层，进行相应的支护设置。如果砂3土密实度较差，则需先用水泥土搅拌桩进行加固，待强度达到要求后，再进行开挖和支护。这样才能达到保护基坑及周围地下管线的安全。4基坑周围地下管线的变形监测方法4.1直接监测方法直接监测方法是管、土分离，直接监测地下管线的变形。测点的布设：采用直接开挖地面的方式，找出埋设在地下需要监测的管线，清除其周围土体后利用钢箍将观测标志固定在管道上，然后制作窨井式测量标志作为直接监测的对象。监测方法：水平位移采用边角法进行测量；沉降采用几何水准的测量的方式进行。主要特点：监测点的布设所需要的空间大、时间长，成本高，作业不是很方便，不能满足较密布设测点的要求；其测量成果的直观性强、精度高，预警准确。地质情况为软土、填土的情况下，宜采用此种方法进行监测。4.2间接监测方法间接监测方法是假定地下管线为等直径、等壁厚、无接头的混凝土管，管线本构关系为线弹性，管线与周边土体之间不设置接触，两者之间不存在相对滑移和相互脱离，即管土变形协调，通过监测其周围土体的沉降位移情况间接反映管线的变形。测点布设：间接测量法不直接在受测管线上布点，而是根据现场施工的实际情况及地下管线的分布情况，将测点布设在地下管线的内侧土体中（距离管线约2-5m的范围内），通过监测土体的水平方向位移及沉降（或隆起）而达到对管线监测的目的。间接监测方法的主要特点：测点的布设灵活性大，埋设简单、方便。同时，测设精度较高，预警效果显著。地质情况为砂土、复合型地质条件，可以采用此种方法进行监测。4.3直接、间接监测数据计算方式在大型建（构）筑物的地基施工中，地下埋设管线多是单方向受拉（或受压）如图1所示，施力侧PAB地下管线地下管线受力后的位移趋势基准线图1管线侧向受力示意图横向作用力P通过推挤地下管线一侧的土体（如为深基坑开挖施工，管线表现为受拉），使地下埋设管线横向受剪切力作用。由于沿管轴线方向产生位移（纵向位移）的可能性非常小，因而它对管线造成的变形影响可忽略不计。我们主要考虑的是垂直于管轴线方向的位移：水平方向的位移和垂直方向的下沉或隆起。4.3.1水平位移观测的精度推算对于测小角法与活动牌觇牌法，在对观测点采用相同观测次数时，两者具有相同的精度估算式，此处仅对测小角法进行讨论，如图2所示，测点偏离视准线的偏移值为Li。则有：4Li=ia·Si………………………………………………(1)其中：Si为测量基点A到观测点Mi的距离，ai为测点与观测基点连线与视准线之间的夹角，以秒为单位。ABMaSii视准线(基点)(基点)(测点)图2测小角法示意图Li为测点偏离视准线的距离，即侧向位移量，″=206265″。对（1）式进行全微分，则得侧向位移观测中误差为：m2iL=2222211iiSiaImamS.……………………………………(2)由于测距精度很容易达到，因而相对于测小角的精度来说，(2)式中的后一项可忽略不计。则侧向位移的观测中误差可写为：miL=iaSmi..……………………………………………(3)由于在水平位移观测中多采用强制对中设备，因而在采用相同设备，相同人员操作时，对中误差已不在是位移观测的主要误差来源。同时，由于小角度的测量只需利用经纬仪的测微器即可测定，因而其测量误差的主要来源是经纬仪的照准误差（mv），此时小角度观测一测回中误差ma就等于mv，而mv=v06(v为望远镜放大倍数)。因此，当小角度观测采用测回法时，则（3）式可变为：miL=ivSnm.=iSnv.06……………………………………(4)其中n为小角ai的测回数。沉降观测按二、三等水准测量要求采用几何水准测量方法进行。为提高测量精度，便于不同观测频次的测量成果相比较，水准路线一般全布设为闭合环线，水准环线闭合差要求不超过±0.3n～±1.0nmm。5基坑周围地下管线保护措施的分析城市生命线工程承担着给水、排水、供气、供电等多项与人们日常生活息息相关的任务，为了保护临近基坑的地下管线安全，一般采用以下的保护措施：1）了解基坑周围地下管线分布情况及其类型，具全内容为：管线种类（包括管线用途、管线材质、接头形式等）、管线走向、管线埋深、管线离基坑边的距离等，地下管线所在道路的地面人流与交通状况，以便制定适合的测点埋设和测试方案。2）根据管线材料的容许应力及管线容许最小曲率半径，确定管线的容许最大变形值。3）采用适当的监测方案和手段，对临近地下管线进行现场测量。4）在监测前，应全面掌掌握所需保护管道的现状，尤其是其轴线位置（平面、高程）情况，对一些已存在偏移量相对较大点和管道设计拐点、折点等，以及有无支墩、阀井等管道附属构筑物等，5应针对性地调整实际控制值。5）估价地下管线所受的影响，必要时对原设计和施工方案进调整。6）应使实测变形值不超过允许变形值，当估计有可能超过允许最大变形值时，应事先采取措施，以确保整个基坑工程的安全及周边的地下管线安全。对施工基坑周围地下管线的保护，可采取以下措施：1）限制围护结构位移，减少地下管线位移；（1）基坑被动区加固、用压力灌浆、石灰桩、地下连续墙以及降水等方法来提高坑底土的强度和变形特性，能有效地减少围护结构的水平位移，从而减小基坑地表的沉降；（2）及时加设支撑，这也是减少围护结构水平位移，改善围护结构的受力条件，减少基坑附近地表沉陷，增强基坑稳定性的有效方法；（3）逆作法施工，逆作法将地下连续墙作为地下结构的一部份。利用地下主休结构梁、板体系作为围护结构的支撑，逐层进行挖土和梁、板、柱体系的施工。此法的优点是减少围护结构的变形和环境影响。2）信息化施工信息化施工可以随时掌握施工中的各项参数，并预测下一阶段及至最后阶段的状态，可对设计、施工方案进行修正，达到工程安全、经济的目的。城市市政管理部门和煤气、自来水部门等对类地下管线的允许沉降值制定