道路改建工程对其下既有管线的影响分析

刘 睫

(上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司，上海 200125)

0 引言

近几年，随着交通需求的不断增加，大中城市交通拥堵现象明显，为完善并提升交通路网，对既有道路的改建扩建迫在眉睫。既有道路周边往往管线错综复杂，其中不乏航油管、煤气管、污水管等重要管线，在道路改造工程建设的过程中不可避免地会遇到重要管线无法搬迁的情况。道路改建后引起的荷载增加会对既有管线产生影响，因而采取有效的保护措施，控制管线变形在相关权属部门的限值要求内显得尤为重要。

蔬菜苗期的猝倒病、立枯病；茄果类的早疫病、晚疫病；瓜类的枯萎病、炭疽病等都是通过床土传染的。而床土是培育蔬菜壮苗的基础，好的床土必须是肥沃：养分完全、保肥力强；疏松透气，既能保蓄一定的水分，又能使空气流通；而且也应无病原菌、虫卵和草籽。

1 工程概况

上海某道路改建项目路线全长13.85 km，采用高架快速路+地面主干路形式敷设。道路红线宽度60 m，主线高架为城市快速路，采用整幅式断面形式、双向六车道规模；地面道路为城市主干路，采用双向六快两慢。根据物探报告，本工程南侧存在一条重要管道，管径324 mm，埋深1.0 m～3.0 m，位于人行道或绿化带下，该管道为东西走向与该改建道路走向基本一致，不具备搬迁条件。

原管道位于道路南侧绿化带内，改造工程实施后，管线可能位于绿化带、人行道或非机动车道下方。其中，位于非机动车道下方的管线将承受较大的附加荷载。该工程标准路段非机动车道宽度取值3.5 m，人行道宽度取值2.5 m。地面非机动车道新建路面结构如下：4 cm AC-13C细粒式沥青混凝土；8 cm AC-25C粗粒式沥青混凝土；1 cm橡胶沥青应力吸收层；20 cm C20水泥混凝土；15 cm砾石砂。总厚度48 cm(见图1)。

一是制定健康河湖标准。深入研究健康河湖的概念和内涵，结合湖北省经济社会和自然环境特点，建立一套科学规范、操作性强的评价指标体系。针对不同的河湖类型，提出不同的健康指标，形成湖北省健康河湖标准体系。

2 工程地质

根据《城市人行天桥与人行地道技术规范》，人群荷载取3 kPa。路面结构厚度取0.5 m，路床整治深度取0.8 m。根据CJJ 11—2011城市桥梁设计规范盖板上车辆荷载按城—A级车辆荷载考虑，不计汽车冲击荷载。采用Plaxis软件模拟，计算模型及网格划分见图2。

3 有限元计算分析

土层名称比贯入阻力Ps/MPa直剪固快(峰值)C/kPaΦ/(°)设计值fd/kPa特征值fak/kPa②褐黄～灰黄色粉质粘土0.532116.08080③灰色淤泥质粉质粘土0.47918.54545③t灰色粘质粉土1.07628.58585

根据水务公司智慧水务战略规划与建设计划，水务公司从物联数据采集、水厂生产、管网调度与维护、客户服务与营销、工程管理、协同办公、企业研发创新等多方面全面落实推进智慧水务建设。基于物联网、互联网、移动应用、云计算、大数据等信息化手段改变传统自来水公司的运营管理模式及经营模式，通过构建全面深入的数据在线、管理在线、员工在线、客户在线来全面提升水务企业各业务板块的智慧水务水平，实现智慧客服、智慧生产、智慧管网、智慧工程，以及高效无纸化协同办公的智慧水务总体建设目标。进而提升企业全流程节能降耗水平，提升城乡供水各环节水质安全，全面提升用户用水满意度，打造安全、优质、高效、低碳、环保的供水新模式。

3.1 计算模型及参数

结合实际，本工程拟采用以下方法对既有无法搬迁的管线进行保护：

分别对现状及改建后位于非机动车道下方的管线进行有限元模拟，得出道路改建加载后管线的应力和变形值。

表2 材料计算参数

地基土自上而下主要为第①1-1层杂填土、第①1-2层素填土、第①2层淤泥、第②层粉质粘土、第③层淤泥质粉质黏土、第③t灰色粘质粉土。拟建场地地下水设计时按地下水位0.5 m计算。本工程主要涉及土层包括①1-1,①1-2,②，具体土层参数详见表1。

3.2 分析结果

计算结果见图3～图8。

现状管道位于人行道下方，顶面X向位移约0.9 mm，Y向位移约1.8 mm，总位移约2.01 mm，管顶应力约为70 kN/m2；改建后管道位于非机动车道下方，车辆荷载直接作用于其上方路面板上，管道顶面X向位移约0.7 mm，Y向位移2.95 mm，总位移约3 mm，管顶应力约为120 kN/m2。由于该管线极为重要，管线权属部门要求对该管道进行保护。

4 管道保护方案

4.1 现行地下管线保护措施

1)对于改建后位于原地面下的管线，由于其上荷载没有变化，故无需采取保护措施；2)对于改建后位于人行道下方的管线，如地面标高抬高，秉承管线上方荷载不增加的原则，采用超挖换填轻质土的方法，换填及回填材料采用泡沫轻质土；3)对于改建后位于非机动车道下方的管线，拟采用预制盖板涵卸载的方式对管线进行保护。具体尺寸如图9所示。

4.2 本工程管线保护方案

模型中地下管线为等直径、等壁厚的钢管,管道中心到地面的距离为2.8 m,管道外径D=0.324 m,厚度t=4 mm，采用隧道单元模型；土体采用三角形单元网格，土体的初始应力假定为自重应力场。考虑各结构与土体共同作用。结构与土之间设接触面单元。材料相关参数如表2所示。

相关研究表明，城市建设对地下管线的影响主要表现在受力和变形两个方面，因此,实际工程中对管线的保护也是从这两个方面采取相应措施。常用管线保护措施有隔离法、悬吊或支撑法、对管线进行加固处理(如钢筋混凝土方包加固)、卸载保护法等等。

运动微分式(38)所包含的方程个数等于节点位移向量的维数，但该方程中还包含了另外一个未知函数，即轴线的运动量w0(t)，因此需要补充一个方程。为此，对车轮的垂向运动应用动量定理。

5 结语

在道路改建工程中，管线保护不可避免。本文以上海某道路改建工程为研究背景，对道路加载情况下管线受力及变形进行有限元模拟分析，提出采用预制盖板涵的保护措施。该方法安全可靠，可有效控制管道的位移并大幅减小管道变形。

对既有管线的保护应引起各方的重视。首先从设计开始，从总体布置到细部设计对此进行充分分析和研究，设计方案在满足总体经济合理的前提下，尽可能对既有管道进行避让。

此外，施工过程中施工单位必须严格施工项目管理，做好施工组织及各项准备工作，施工组织方案应进行专项评审，通过后方可进行施工。施工中应加强施工检测，对出现的问题必须尽快联系相关单位，及时解决，切实保证质量，将出现问题的概率降到最小。