综合管廊开挖施工对既有地铁的影响
1.研究背景
目前,地下综合管廊已成为城市可持续发展的重要方向。然而在现代化城市的发展中，地铁已经成为了人们出行的主要交通方式。综合管廊的出现有利于城市的建设，但是也不得不考虑开挖时对地铁的影响。地下资源的合理利用，对于城市的发展具有极其重大的帮助。如今，城市中出现的地下设施越来越多，使得现在对综合管廊的开挖要求越来越高，由此带来的技术要求也越来越高。随着城市建设中对综合管廊的设计和施工的安全性要求越來越严格，管廊在施工中也面临着许多问题。综合管廊施工一般包括基坑围护、挖前的降水及基坑开挖三个大的步骤。基坑围护会引起周围土体应力的释放，导致周围土体的侧移和沉降；基坑开挖前的降水会引起周围土体的固结，进而导致周围土体的侧移和固结；基坑的开挖会引起周围土体的侧移和沉降。基坑开挖的三个步骤都会引起土体的侧移和沉降。这对周围既有地铁也会带来安全问题。
当管廊邻近的位置存在地铁隧道时，管廊的施工会导致地铁隧道不同程度的变形，当这种边变形过大时就会导致地铁隧道的破坏，从而使这些地铁隧道不能正常使用。管廊开挖要确保满足其围护结构的变形要求,还要确保满足其邻近建筑物的变形要求。管廊开挖引起周围建筑物结构变形和产生沉降是不可避免的，尤其对于深基坑的施工。管廊开挖过程中由于坑内土体开挖带了的卸荷作用会引起基坑围护结构的侧向变形以及坑后土体的竖向位移。当位移量或者沉降值超过工程设计可控范围之后，甚至将会对影响邻近道路、建筑物以及地下管线的正常使用，严重时发生工程事故，造成房屋变形倒塌，道路变形开裂，天然气、煤气管线破裂泄露等一系列严重后果。因此我们必须钻研管廊开挖过程当中支护构造、周围岩土体的变形、邻近建筑遭到的影响之间的干系，确保施工安全得到保障，同时减少对临近建筑结构的影响。
在现阶段的综合管廊领域，研究方法仍是通过半理论半经验的方法，因此管廊开挖事故时有发生，不仅会使基坑的稳定性受到影响，经济受损失，而且还会影响周边临近建筑的安全，可能使与管廊相邻的地铁隧道开裂，倾斜甚至倒塌，并发生人员伤亡，从而制约了综合管廊的发展。如何有效控制基坑变形，使管廊工程既安全又经济，是人们一直研究探索的问题。如今也有了很大成就，深基坑支护结构的变形是影响基坑变形的重要因素。综合管廊对临近地铁隧道的影响主要是由于土体应力释放，对临近地铁隧道的基础产生影响，从而对既有地铁产生影响。本文在阅读大量国内外相关文献，总结以往研究成果的基础上，采用理论研究、数值模拟相结合的方法，分析管廊开挖空间尺寸、支护条件、与邻近浅基础结构的距离、基础条件等因素进行综合管廊开挖对既有地铁的影响研究分析。
2.国内外综合管廊发展现状、问题及对策
钱七虎等 【1】对国内外管廊的发展做过一项研究。共同沟的建设最早起源于欧洲。巴黎在1832年建造以排水为主的廊道时,在其中布置了一些供水管、煤气管和通讯电缆等管线 ,形成了共同沟。目前,巴黎建造的共同沟已超过100km。西班牙目前有92km长的共同沟,除煤气管外,所有公用设施管线都进入廊道。俄罗斯莫斯科建120km的共同沟,除煤气管外,各种管线均有。瑞典斯德哥尔摩市区街道下30km的共同沟,建在岩体中,战时可作为民防工程。芬兰将共同沟深埋于地下20m的岩层中,其优点是可节省30%的管线长度。日本是目前世界上共同沟建设最先进的国家。关东大地震以后的东京复兴建设中, 在1926年完成了九段阪和八重洲两处共长1.8 km的共同沟。1963年,日本政府颁布了《关于建设共同沟的特别措施法》,其内容是以规划和推进共同沟的建设。到 1992年,日本共同沟总长达310 km。日本计划到21世纪初,在80多个县级城市的城市干线道路下建成长约1100km的共同沟。而我们国内地区综合管廊的发展比较缓慢。台湾地区共同沟的建设始于1991年的台北。目前,台湾已建共同沟有300km,台湾共同沟的建设非常重视与地铁、高架道路、道路拓宽等大型城市基础设施的整合建设相结合。如台北东西快速道路共同沟的建设,全长6.3km,其中2.7km与地铁整合建设，2.5km与地下街、地下车库整合建设，独立施工的共同沟仅1.1km,从而大大地降低了建设总成本,高效地推进了共同沟的发展。大陆地区共同沟的建设起步较晚。1992年,上海市政府规划建设了大陆第一条规模最大、距离最长的共同沟 ——浦东新区张杨路共同沟。该共同沟全长11.125km,共有一条干线共同沟、两条支线共同沟,其中支线共同沟收容了给水、电力、信息与煤气等四种城市管线, 为我国其他城市共同沟的发展提供了可供借鉴的经验和教训。、杭城目前最长的共同沟——钱江新城第一条长达2.16 km的管线共同沟也于2006年初完工。目前,共同沟还仅在我国一些经济发达的城市和新区有所建设,尚未得到推广和普及。但随着近几年全国掀起的新一轮的城市建设热潮 ,越来越多的大中城市已开始着手共同沟建设的试验和规划。
对策：建设共同沟,拥有实施统一规划,避免发生重复建设;消除空中网线,美化城市风景;减少道路施工,改善交通秩序;减少事故发生;集中各类管线，利用地下空间 ,提高抗灾能力;进行统一管理 ,方便检查维修等综合效益。因此,认清当前形势, 抓住好的机遇,通过有效的管理,借助先进的技术 ,积极发展共同沟,将成为我国建设资源节约型、环境友好型城市的有效途径之一。
2.1综合管廊开挖受力性能分析与数值模拟研究
一方面，为了真实地反映结构的受力状态，采用了三维建模的方法; 另一方面，为节省运算时间，在综合管廊结构对称前提下，对模型进行了简化。根据综合管廊对称的结构形式，使用综合管廊的半结构模型进行分析。为了节省运算时间，按强度等效原则对钢筋数目进行了简化操作，就是将一定区域范围内的多数钢筋变成少量钢筋，强度仍然保持不变，使单根钢筋的面积累加，而沿结构纵向的分布钢筋则通过弥散的方式进行考虑。
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