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地面出入式盾构引起地下管线附加荷载研究
摘要：
地面出入式盾构作为一种重要的地下隧道掘进工法，在城市地下空间开发和交通建设中得到广泛应用。然而，地面出入式盾构在施工过程中会对周围的地下管线造成一定的附加荷载，可能会引起管线的破坏或损坏。因此，本研究旨在探讨地面出入式盾构引起地下管线附加荷载的特点和影响因素，并对减小管线破坏风险提出相应的对策。
1. 引言
随着城市化进程的不断推进，地下管线的密度越来越高，地下空间的开发和交通建设也越来越频繁。地面出入式盾构作为一种高效、安全、环保的隧道掘进工法，广泛应用于城市地下空间的开发和交通建设。然而，盾构施工过程中会对周围的地下管线产生附加荷载，可能会引起管线的损坏，给城市运行和维护带来风险和困难。因此，研究地面出入式盾构引起地下管线附加荷载的特点和影响因素，对管线的设计和施工具有重要意义。
2. 盾构施工对地下管线的附加荷载
地面出入式盾构施工过程中，盾构机与地面的接触压力会通过土体传递给周围的地下管线，导致管线受到附加荷载。这种附加荷载主要有以下几种形式：
（1）直接接触压力：盾构机与管线直接接触，产生的接触压力会传递给管线。
（2）脱空效应：盾构机掘进过程中，土体周围的孔隙水压力会发生变化，导致管线周围土体的变形和应力的调整。
（3）地面沉降：盾构施工会引起地表沉降，进而影响地下管线的位置和应力状态。
以上三种附加荷载的作用会对地下管线产生影响，可能导致管线的破坏或损坏。
3. 影响地下管线附加荷载的因素
地下管线附加荷载受多种因素的影响，包括盾构机的参数、管线的材料和结构以及周围土体的性质等。具体影响因素如下：
（1）盾构机掘进参数：盾构机的掘进速度、刀盘直径和刀盘转速等参数会对盾构施工引起的附加荷载产生影响。
（2）管线材料和结构：管线的材料、直径、埋深和管径厚度比等因素会影响管线的受力性能，进而影响附加荷载的传递和分布。
（3）土体性质：土体的密实度、强度、压缩性和孔隙比等参数会影响附加荷载的传递路径和方式，进而影响地下管线的受力状态。
综上所述，地面出入式盾构引起地下管线附加荷载的特点和影响因素是多方面的，需要综合考虑各种参数和因素的影响，才能减小管线的破坏风险。
4. 减小地下管线破坏风险的对策
为了减小地面出入式盾构对地下管线的附加荷载，可采取以下几种对策：
（1）监测和控制技术：通过对地下管线和盾构施工过程进行实时监测，及时掌握附加荷载的变化情况，采取相应的措施来控制附加荷载的作用。
（2）优化盾构机参数：根据具体工程情况，合理选择盾构机的掘进参数，控制掘进速度和刀盘转速，减小附加荷载的大小。
（3）合理布局管线：在地下空间规划和设计中，合理布局地下管线，避免与盾构施工路径冲突，减小附加荷载的作用。
5. 结论
通过对地面出入式盾构引起地下管线附加荷载的研究，可以得出以下结论：
（1）地面出入式盾构施工会对地下管线产生一定的附加荷载，可能导致管线的破坏或损坏。
（2）盾构施工引起的附加荷载受多种因素的影响，包括盾构机参数、管线材料和结构以及周围土体的性质等。
（3）通过监测和控制技术、优化盾构机参数和合理布局管线等对策，可以减小地下管线的破坏风险。
因此，对于地下管线的设计和施工人员来说，需要加强对地面出入式盾构引起地下管线附加荷载的认识和研究，以减小管线的破坏风险，促进城市地下空间的安全和可持续发展。