非开挖铺设地下管线对公路沉降的影响

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1、58道路交通城市道桥与防洪2011年4月第4期非开挖铺设地下管线对公路沉降的影响郑剑江，陈家坷(余姚市交通规划设计研究院，浙江余姚315400)摘要：利用非开挖铺管技术进行穿越公路的工程建设，会对公路下地层产生扰动，该扰动会使公路产生一定沉降。该文分析了非开挖施工引起地层扰动的因素，介绍了Bennett(1998)创建的地表沉降预测计算方法，并结合工程实例，对公式进行了运用，提出了非开挖铺管技术减少对公路沉降的措施。关键词：非开挖；穿越；地层扰动；公路沉降中图分类号：TU990．3文献标识码：A文章编号：100

2、9—7716(2011)04—0058—02H，D0前言2．O随着经济的快速发展，城市化进程不断加快，原有管线的设计容量已不能满足发展需求，管线需要不断进行新建、改建。如果管线在穿越公路时采用明挖法施工，会对公路交通及环境产生极大影响，并且使公路质量变差，寿命缩短。而非开挖铺管技术广泛应用于不允许或不能开挖等条件m／∞卿逝蟋嚼哪／∞蚓世蜉略下，具有不影响交通、对地层结构破坏小、周期图1最大沉降量与H，D的关系图短、社会效益与经济效益显著等优点，越来越受到人们重视。但非开挖施工会对周围土体产生扰动，与地层平均变形

3、模量Es的数据。可以看出，最大引起土体移动，从而引起公路路面沉降。更好地了沉降量随Es的增大而减少，当Es小于10MPa解非开挖铺管技术对周围土体产生扰动的因素，时，这种变化较为显著。并对非开挖施工引起的沉降量进行预测，可帮助人们认识非开挖施工对公路产生的影响，做出非平均变形模量Es／MPa5lOl52O2530开挖施工穿越公路的安全评价。01非开挖施工引起地层扰动的因素5O非开挖施工时引起的公路沉降主要是由于施10o工过程中，很难保证土体的原始应力状态和毫不扰动，而发生了地层损失所造成的。还因为管道周15O围

4、受扰动与受剪切的重塑土的再固结，以及土的流变性质。引起地层损失主要因素有以下几种：(1)覆土厚度和钻孔直径之比：钻孔外径为D，覆土厚度为H，其比值H／D越大，地表沉降越小；图2最大沉降量与Es的关系圈H／D越小，公路沉降越大。图1为日本大阪10余个工程实例的最大沉降量与H／D的关系⋯，从图1(3)管道外周空隙大小：一般非开挖钻孔要大可以看出，当H／D在1．7—2．5范围内，地表沉降于铺设管道的孔径，管道外周与土体之间存在环较小，当H／D接近1．5时，沉降量最大。形空隙。如果不能及时充分地以触变泥浆填充，周(2)

5、地层平均变形模量Es：土层变形模量Es围土体极易产生移动填人环形空隙，导致地层损较大时，土质较硬，扰动较少，地表沉降量就少。失。从大量的工程实践中可知，非开挖施工中管道图2为从日本全国收集的H／D=3时，最大沉降量外周空隙所引起的底层损失是产生地表沉降的主要原因。收稿日期：2011-01—05作者简介：郑剑江(1979一)，男，浙江余姚人，工程师，从事交(4)不良地质及人为操作不当：不良地质如流通规划设计研究工作。砂等会使钻孔形成空腔，造成土体塌陷，产生大的2011年4月第4期城市道桥与防洪道路交通59路面沉降

6、。人为操作失误包括采用不合适的施工假定V直接传送到地表且与沉降槽体积V。设施、施工方法，进行不合理的操作等。因此，进相等，则最大沉降量公式为：△hVdW=WW。行彻底的工程地质勘察，以及选择有技术、有经验公式表明，环状体积Va越大，沉降量越大；管的施工队对降低因非开挖施工对公路沉降的影响道埋深越大，沉降越小。该方法的准确性已在多个很有必要。项目中得到证实。现举两个算例：例1：慈溪桥头镇五姓路污水主管网建设工2沉降预测计算方法程在329国道K138+615处牵引施工穿越公路，与要预测计算非开挖施工对公路产生的沉降

7、329国道成90。夹角，管道管材为DN400PE管，覆量，必须估计出地层损失量。如上所述，地层损失土厚度约3m，牵引施工钻孔孔径为管径的1．5倍，与诸多因素有关，想要正确估计是很困难的。对即600mm。土的内摩擦角为20。。建立计算模型此，可以采用最初由Peck(1969)创建的理论，后如图4所示。经Bennett(1998)改良的计算方法I2】。此方法假定公路产生的沉降体积是与钻孔环状间隙土层损失相等的，且沉降量在钻孔轴线正上方最大，离轴线越远沉降量越小，形成一个近似正态分布曲线的沉降槽。计算模型如图3所示。

8、地表．w。’l}●图4例1计算模型计算：环状间隙体积：Va=(602-402)×1T／4=1570．8(cm)；l沉降槽的一半宽度：W=60／2+(300+60／2)×tan(45。一20~／2)=261(cm)；最大沉降量：ahcL=VJW=l570．8／261=6(cm)。此沉降量较大，考虑到该工程管道弯曲弧度小，不需要1．5倍管道直径的钻孔直径，为此建议●1●．●籍将钻孔直径减小