总结：地铁盾构段通过深埋污水管道时，由于土层的流失，会造成一定程度的管道下沉变形，从而影响管道运行安全，进而影响地铁段隧道的实施和运行安全。 通过计算分析，量化盾构隧道对管道的影响，从而确定地铁建设需要采取的控制指标和污水管道必要的搬迁改造范围。 对于大口径污水管道，在地铁早期设计中，必须作为风险源进行严格的计算和特殊设计，以尽量减少地铁与污水管道之间的相互作用。 1.概述无锡地铁4号线一期工程沿侧及下深埋污水总管和当前盾构施工污水管道沉箱，而盾构段顶升过程会导致土体沉降，从而造成污水管道和沉箱沉降，进而导致管道变形。 如果变形超过管道柔性接口的承载力，则会导致污水管道连接的错位和泄漏。 因此，在无锡地铁4号线前期设计中，对沿线深埋污水总管和沉箱进行了专项计算研究，从保证施工安全实施的角度，研究了地铁方案的合理性以及管线搬迁改造的必要性和合理性， 分析了盾构隧道建设对深埋污水总管和污水沉箱的影响，研究了合理可行的施工和管道搬迁方案，以保证地铁实施的可行性和安全性。1.1 沿线污水管线概况 地铁4号线一期共有18个车站，车站之间基本都是屏蔽区段。 该站及该段的建设，将影响无锡城北污水处理厂、鲁村污水处理厂、太湖新城污水处理厂等服务区的污水管网由北向南影响。 广石路、凤翔路、建设路、丽溪路、银秀路、锦城路、金石路、振泽路、拱湖大道等贯穿地铁线路的干线干线均铺设在各污水厂主干管网下，管径从D800到D1650不等，埋深5 8 m。 其中，六潭站、广石路站、青石路站、胜安站、惠山古镇站主要影响城北污水处理厂主管网; 四源站、河口站、建设路站、体育中心站、银秀路站、荔湖公园站主要影响鲁村污水处理厂主管网; 大剧院站、芜湖大道站、大同路站、市民中心站、武都路站、商务中心站、拱湖大道站主要影响太湖新城污水处理厂的主管管网。 上述主管管网基本为钢筋混凝土管，承插接口处的抗变形能力小。 部分主管管网采用顶管施工，施工期间的沉箱一般预留作检查井使用。 沉箱叶脚比管道底部低约 2%5 m。沉箱与管道的连接一般是刚性连接的，井的凿井会带动管道的同步凿井。 如果井下凿井超过管段柔性界面的变形能力，必然会造成管道的结构破坏。 1.2 屏蔽部分 12.1段隧道线纵段采用节能坡度，即线路出站后，站两端保持与站区相同的2个坡度，然后以陡坡平缓坡下行，再以缓坡陡坡上行， 区间隧道纵向坡度为V型。盾构断面结构顶面埋深为9 20 m。 间隔线的纵向斜率如图1所示。 
图1 剖面线纵向坡度示意图 根据上述坡度变化和高程关系，剖面与污水管线的明显冲突基本在车站两端附近。 1.2.2、间隔隧道结构采用钢筋混凝土单层分段，内径55 m，管片外径 62 m，段宽 12 m。1.3 地铁段隧道与污水管的关系较小，地铁4号线一期一期盾构与污水干管高度差小，包括以下路段（见图2）。 （1）广石路站-青石路站。 在青石路站附近，穿过城北厂主通道D1000污水管，污水管底高程约-15 m，埋在约4的深度5 m。由于污水管侵入站内，在站建前已永久搬迁到围栏外侧，搬迁后的污水管将在盾构段施工期间传递，道口处隧道中心高程约为-98米，隧道与管线的净距离约为52 m。两者之间的相对关系如图 3 和图 4 所示。 
图2 部分路段隧道与下水道管道的关系
图3 广庆段下污水管道平面关系图
图4 广庆段下污水管线剖面关系图 （2）体育中心站与银秀路站之间的路段。 对现鲁村厂房主通道D1000污水管道进行地下通道，管道底部标高为-180 m，区间结构的顶部为-459 m， 间距 279 m。（3）银绣路站-荔湖公园站段。 对现鲁村厂房主通道D1350排污管进行地下通道，管道底部标高为-376 m，区间结构的顶部为-565 m， 间距 189 m。（4）商务中心站-拱湖大道站。 对现太湖新城厂房主干道D1200污水管进行地下通道，管底标高为-337 m，区间结构的顶部为-609 m， 间距 270 m；此外，污水管道为顶管结构，沉箱在运行过程中兼作检查井。 沉箱叶片距离导轨顶部约 1%40 m（见图5、图7）。 
图5 上工段隧道与排污管道平面关系
图6 上工段隧道与排污管道垂直关系示意图
图7 上工段隧道与污水管道沉箱关系示意图2.间隔交叉下水道控制标准由于地基沉降不均匀等因素，目前的污水管道应该已经产生了一定的变形量，量的大小难以确定。 为谨慎起见，在计算间隔对下水道管道的影响时，应充分估计已产生的变形量。 对排污管道的允许变形没有明确规定。 《给排水管道工程施工验收规范》（GB 50268 2008）规定了管道敷设时遇到的曲面的最大挠度角，应视为管道柔性接口的最大允许挠度角（见表1）。 这样理解，由此产生的位移偏差对应于挠度角，可以看作是管道的最大允许变形。 例如，上工段的D1200钢筋混凝土管见表1，安装时最大允许挠度角为1°。 按管段2m的截面计算，对应的最大变形为349mm，可作为排污管道的允许沉降控制值。 考虑到已完成的沉降，间隔盾构施工期间污水管道的最大沉降控制在不超过10毫米。 下面以上工区间为例，计算分析了盾构对污水管道的影响。 表 1 规定了沿曲线安装接口的允许旋转角度
3.盾构隧道对污水管道的影响分析3.1、盾构隧道在间隔施工过程中通过深埋污水管的影响分析，造成污水管道沉降变形的因素主要是盾构顶升造成的土流失，变形与土流失成正比，所以如果想控制变形， 您必须控制土壤流失率。分析了管道变形与土壤流失率的关系，从而找出了污水管道沉降10 mm对应的土壤流失率。 以下是根据0的土壤流失率5% 和 035% 被检查。 3.1.1、土壤流失率为0使用平面应变的有限元模型计算了 5% 控制。 在计算中，利用PLAXIS建立了二维有限元模型，并将土体视为硬化弹塑性模型（HS）。 该计算模拟了在几何形状底部施加完全支撑和模型两侧垂直滑动约束的构造条件，同时将模型的表面视为自由边界（见图 8）。 
图8 有限元模型计算出土体的最大垂直位移为1774毫米，排污管最大垂直位移为1398 mm（见图 9、图 10）。 
图9 双线穿透过程中土体的垂直位移云。
图10 隧道开挖后，隧道围岩的应力释放和回弹变形会引起地面沉降。 计算出双车道隧道突破后路面最大差沉降率为022%，以每根污水管2m的长度计算，管段最大差沉降值为44 mm（见图 11）。
图11 各施工阶段下的路面沉降图 从以上计算可以看出，隧道施工引起的污水管道最大沉降值约为1398 mm，双车道隧道突破后路面最大差沉降率为022%，2 m 截面的最大差异沉降值为 44毫米，不符合污水管道沉降标准的限值要求。 3.1.2.土壤流失率为0建模后计算35%控制，最大垂直位移为1217毫米，排污管垂直位移可达757 mm。双车道隧道突破后，路面最大差沉降率为016%，2 m截面的最大差异沉降值为32 mm。从以上计算可以看出，施工控制进一步加强，将失土率控制在035%以内，能满足污水管道沉降标准的限量要求。 3.2、采用同款模型和计算原理分析盾构隧道穿越污水管道沉箱的影响，分析上工段盾构隧道穿越污水沉箱的影响（见图12）。
图12 隧道施工后有限元模型左右线的最大垂直位移为1693毫米，发生在左线隧道洞穴上方的表层土壤中。 污水沉箱的最大垂直位移为1025 mm（见图 13、图 14）。
图13 双线穿透过程中土体的垂直位移云。
图14 穿透双线时污水管道沉箱垂直位移等高线图上述计算表明，土层中的损失率控制在0在5%的情况下，上工段隧道盾构施工造成的污水管道沉箱最大沉降值约为1025毫米，不能满足污水管道的变形承载能力。 为保证施工安全，需要进一步加强施工控制，降低土壤流失率，从而减少盾构施工对污水管道和沉箱的影响。 3.3、经过以上计算分析，土层损失率为0在5%的情况下，上工区间盾构施工引起的D1200污水管道及其沉箱沉降变形超过允许变形。 对此，可采取进一步加强施工控制、降低土壤流失率的方法，从而减少盾构施工对污水管道和沉箱的影响; 还可以增加污水管道和沉箱的搬迁和改造范围，减少因盾构施工措施的增加而造成的投资，也进一步减少污水管道对隧道段的影响。 经过技术经济对比，上工最终选择了增加污水搬迁范围的方案。 4.结论当大直径主排污管与屏蔽间隔距离较小时，或当沉箱叶脚与屏蔽间隔之间的距离较小时，对于顶管施工的管道，盾构造成的土层流失会造成污水管道的不均匀沉降; 如果控制不当，会造成渗漏，污染地下水，影响地铁区段的施工和运营安全。 因此，对于大口径污水管道，在地铁设计初期必须作为风险源进行严格的计算和特殊设计，以尽量减少地铁与污水管道之间的相互作用。 在地铁盾构施工过程中，严格控制土壤流失率，减少污水管道沉降变形。 来自：城市道路桥梁和防洪。