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大断面矩形顶管施工引起的管线沉降特性研究
随着城市化进程的加速和人口数量的增加，城市地下空间利用率越来越高，地下管线建设也变得越来越密集。其中，大断面矩形顶管是一种常见的地下管线建设方式。然而，大断面矩形顶管施工可能会对周边土体产生影响，进而引起管线沉降等问题。因此，本文将对大断面矩形顶管施工引起的管线沉降特性进行研究。
一、大断面矩形顶管施工的基本原理
大断面矩形顶管是指在地下挖出长方形断面的隧道，在隧道上方设置桥梁或其他支撑结构，保证隧道的稳定性和承载力。其施工方式一般分为以下几个步骤：
1.土体开挖：将地下土体开挖出对应的长方形断面。
2.施工支撑：设置施工支撑结构，以保障隧道所在地点周围土壤的稳定性。
3.预制隧道片：在地面或者外场制作好长方形的预制隧道片，然后用起重机吊运至施工现场。
4.安装隧道片：将预制好的隧道片推入到土体开挖成的长方形断面中，并在排水道和通风设施等位置进行连接和处理。
5.施工支撑拆除：在完成隧道安装后，拆除施工支撑结构。
二、大断面矩形顶管施工引起的管线沉降特性
由于大断面矩形顶管施工的过程中需要进行土体开挖，因此会对周围土体产生一定的影响，进而引起管线沉降等问题。具体表现为：
1.管线活动变形
大断面矩形顶管施工过程中挖掘的土体重力会直接作用在管道上，形成一定的管道变形和变形量。此外，由于顶管的建设需要把管道埋在土中，管道周围也需要设置垫层/填充物保护管道。若管道周围垫层过度或不足，管道变形将被加剧。
2.土体沉降
施工支撑结构中的支撑是保证土体稳定的重要条件之一。如果支撑力不足或施工支撑拆除时过早，将导致隧道所在地点周围土壤沉降。
3.地面裂缝
大断面矩形顶管施工引起的管线沉降还可能导致地面裂缝。这是因为土壤沉降引起地面移动，从而导致地面松动和裂缝的产生。严重时，还可能引起地基塌陷。
三、管线沉降特性的影响因素
大断面矩形顶管施工引起的管线沉降特性与多个因素有关，主要包括以下几点：
1.地质结构
不同地质结构对管线沉降特性有着不同的影响，如不同的土层结构、地层类型、土体含水量等都会对管线沉降特性产生一定的影响。
2.施工方法
不同的施工方法对管线沉降的影响也不同。如施工过程中的土体开挖深度、开挖速度、挖掘机械选择以及施工支撑的力度等都会对管线沉降特性产生一定的影响。
3.外力因素
管线沉降还可能受到外力因素的影响，如围墙、地下水流、邻近建筑物等。
四、管线沉降特性的监测方法
为了准确地监测大断面矩形顶管施工引起的管线沉降特性，需要用到科学的监测方法。具体方法包括：
1.传统监测方法：在施工现场使用水准仪和变形仪等传统仪器对管线沉降进行监测并反馈记录。
2.遥感技术：利用遥感技术可以实现管线情况的卫星实时监测，能够快速了解管线所在地的变化情况。
3.气象站观测：对现场降雨，外温度等气象条件进行观测记录，透过化学性变量的变化来判断管线沉降情况。
五、管线沉降特性的防治措施
为了应对大断面矩形顶管施工引起的管线沉降问题，需要采取以下措施：
1.加强监测和提前预警
通过采用各种监测方法可以及早发现管线沉降的问题，及时采取措施，防止问题加剧。
2.加强施工监管
精细施工、细致施工和严格监管施工，是保障施工质量的核心环节。
3.采用真空预留法
真空预留法可以减少施工对土体的挖掘，可以有效降低管线沉降程度。
4.优化设计
合理设计管线垫层、管道宽度和深度，还可以选择较佳的地质结构条件。
综上，大断面矩形顶管施工引起的管线沉降特性是一个复杂的问题，需要从施工方法、监测方法、观测方法等多个方面进行研究评估和探索发展。只有经过精细施工和科学监测，并采取针对性的防治措施，才能有效地预防和控制管线沉降问题的发生。