基坑开挖对埋地管道位移的影响研究综述

基坑开挖对埋地管道位移的影响研究综述

池林林

（东北石油大学土木建筑工程学院，黑龙江省大庆市 163318）

摘要：在基坑开挖过程中，基坑周围土体变形势必对周围环境安全造成影响，深基坑开挖会对其附近一定范围内的建筑物和土体产生影响。本文研究了基坑开挖对埋地管位移影响的发展概况，由于基坑工程周围环境具有复杂性和不确定性，进行基坑开挖对邻近建筑物的影响及控制措施研究，分析管线的位移沉降规律及其安全性，对基坑开挖管道安全具有重要意义。

关键词：基坑开挖；管线安全；变形分析；位移沉降；

1引言

由于基坑开挖引起的周围地面沉陷，邻近建筑的开裂沉降和地下管线变形问题受到了学术界广泛关注。为避免基坑开挖带来破坏性后果，有必要对深基坑开挖的各项理论工作进行深入研究，设计合理的施工方法和支护形式。目前的研究主要集中在经验法和数值模拟法两方面。

为了准确分析基坑周边管线位移，经过数值仿真计算掌握管线位移变化规律显得尤为重要。经验法是通过对大量的工程实例进行归纳分析，总结的一种估算方法。不考虑周围建筑物的影响，根据支护结构的最大侧移和最大地表沉降的关系来预估地表沉降曲线，指导基坑工程施工。蔡建鹏等[1]通过统计预测曲线，提出了基坑开挖对地下管线影响的DCFEM分析法;张海林等[2]采用Ansys软件建立了三维有限元模型，研究了深基坑开挖对周边地下管线的影响;李佳川等[3]采用空间8节点非协调等参单元来研宄开挖的空间效应，研究了管线的沉降分布规律，探讨了地下基坑开挖与纵向地下管线保护。

基坑开挖会引起周边土体变形，土体变形会导致邻近建筑物基础沉降，可能会造成上部建筑物的开裂，影响到建筑物的安全。Peck等[4]总结了开挖结构稳定性和支护结构应力的计算公式，推导了地表沉降与基坑边距、开挖深度、支撑体系等因素的关系。CLOUGH[5]分析了基坑土体变形和支护结构变形的关系。贺传友等[6]引入不确定方法，建立了边坡稳定性的集对分析模型。

数值模拟方法由于可以实现对复杂的施工过程的模拟，近年来得到广泛的应用。Finno等[7]采用有限元分析软件，得出基坑开挖对附近建筑物桩基础的变形影响。刘忠昌[8]等分析了基坑开挖对地下管线的影响，提出支护方案。王素霞[9]通过分析基坑周围土体中应力场与位移场的变化规律，研究了基坑开挖对周围环境的影响。应宏伟[10]研究了隔断墙对附近结构的保护效果。

2影响管线的主要因素

2.1基坑距离的影响

距基坑距离是影响建筑物稳定的一个主要因素。当距离基坑距离越远时，建筑物基础附近应力变形值很小。随着基坑距离的继续增加，基坑开挖对建筑物几乎不产生影响。随着建筑物与基坑之间距离的增加，建筑物沉降量和差异沉降量均不断减小。

2.2基坑支撑的影响

在保持模型其他参数不变的情况下,通过对有内支撑和无内支撑情况下的基坑开挖过程进行数值计算，得出在有内支撑情况下，随着开挖步的进行管线位移下降速率逐渐变小，在无内支撑的情况下管线位移下降速率则逐渐变大,说明随着基坑开挖深度加大，对基坑周边管线位移的影响也将会增大。基坑分步开挖时，开挖初期对平行于其侧边的纵向管线的影响较大当开挖进行到一定阶段后，管线对开挖的影响不敏感;内撑式基坑开挖时，支撑可有效减小邻近管线的位移。

2.3基坑开挖深度的影响

通过建筑物沉降量与差异沉降量随基坑开挖深度的变化曲线可知，随着开挖深度的增加,建筑物沉降量和差异沉降量不断增大。要合理设计基坑开挖方案及支护结构，确保基坑开挖过程中周围建筑的安全稳定。

3结语

希望通过本文的研究，为基坑开挖对周围管线的影响研究带来补充，让相关单位对基坑周围管线安全的足够重视。在项目全过程对可能出现的管线安全问题进行充分考虑和研究，提前对可能出现的安全隐患进行排查，提出合理有效的应对措施，判断管线安全状况的方法，在进行基坑开挖时，要监测管线，避免相应事故的发生。

参考文献

[1]蔡建鹏，黄茂松，钱建固，等．基坑开挖对邻近地下管线影响分析的DCFEM法［J］．地下空间与工程学报，2010，6(1):120-124．

[2]张海林，邱卫民，肖显强．深基坑开挖对邻近地下管线影响的数值分析［J］．安徽建筑，2010，17(4):75-76．

[3]李佳川，夏明耀．地下连续墙深基坑开挖与纵向地下管线保护［J］．同济大学学报(自然科学版)，1995，23(5):499-504．

[4]PECK R. B.. Soil Meehanies in Engineering Paretiee[J]. Znded John wiley & Sons. Inc., New York, 1967.

[5]CLOUGH G. W., O’Rourke T. D.. Construction Induced Movements of Unsitu Wa[J]. Design and Performance of  Earth Retaining ASCE, 1990, 29(8).

[6]贺传友, 汪明武, 姜巍. 集对分析在边坡稳定性评价中的应用[J]. 安徽建筑工业学院学报(自然科学版), 2009, 17(1): 25-27.

[7]FINNO R J, BRYSON L S. Response of building adjacent to stiff excavation support system in soft clay[J].  Journal of Performance of Constructed Facilities, 2002,  16(1): 10-20.

[8]冯俊福, 俞建霖, 杨学林, 等. 考虑动态因素的深基坑开挖反演分析及预测[J]. 岩土力学, 2005, 26(3): 455-460.

[9]王素霞. 基坑开挖对临近建筑物影响的数值分析研究[D]. 南京: 南京工业大学, 2006.

[10]应宏伟, 李涛, 杨永文, 等. 深基坑隔断墙保护邻近建筑物的效果与工程应用分析[J]. 岩土工程学报, 2011, 33(7): 1123-1128.