深基坑邻近天然气长输管道垂直位移监测方法.pdf
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1、第39 卷第4期2023年8 月Journal of Harbin University of Commerce(Natural Sciences Edition)哈尔滨商业大学学报(自然科学版)Vol.39 No.4Aug.2023深基坑邻近天然气长输管道垂直位移监测方法邓贺鑫(中铁十八局集团建筑安装工程有限公司,天津30 0 350)摘要:针对邻近天然气长输管道垂直位移不能实现全角度铰孔,导致精度过低的问题,以黄土高原丘陵沟壑区黄土邻近天然气长输管道为研究对象,监测深基坑开挖下长输管道垂直位移.分析工程管道结构,计算测量准则参数,布置监测位置.构建数据管理方程式,设置多个监测点,分析垂直位
2、移变化量,根据形变控制方程式研究位移过程中所受的弹性形变程度,实现天然气长输管道异常数据定性检测,根据定量分析模型,得到不同影响因素下的管道垂直位移距离,实现天然气长输管道异常数据定量检测.通过数值模拟计算输出的参数数据,确定天然气长输管道渗流结构有限元模型,根据得到的天然气初始孔隙水压力云图调整参数,实现位移监测.实验结果表明,研究的垂直位移监测方法能够实现36 0、5km的监测,监测量程不限,输出数据为三维数据,监测精度可以达到5mm.关键词:深基坑开挖;邻近天然气;长输管道;垂直位移;位移监测;监测方法中图分类号:TU473文献标识码:A文章编号:16 7 2-0 9 46(2 0 2
3、3)0 4-0 419-0 7Monitoring method of vertical displacement of natural gas pipelinenear deep foundation pitDENG Hexin(China Railway 18th Bureau Group Construction and Installation Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300350,China)Abstract:Aiming at the problem that the vertical displacement of the adjacent na
4、tural gaslong distance pipeline cannot achieve full angle ream,resulting in too low precision,thispaper took the adjacent natural gas long distance pipeline in the loess plateau hilly and gullyregion as the research object,and monitors the vertical displacement of the long distancepipeline under dee
5、p foundation pit excavation.The structure of engineering pipeline wasanalyzed,the measurement criterion parameters were calculated,and the monitoring positionis arranged.A data management equation was established,a number of monitoring pointswere set up,and the variation of vertical displacement was
6、 analyzed.The degree of elasticdeformation during displacement was studied according to the deformation control equation,and the abnormal data of the natural gas long distance pipeline was qualitatedly detected.收稿日期:2 0 2 2-10-2 2.作者简介:邓贺鑫(1991),男,工程师,研究方向:长输管道施工.420The quantitative detection of abn
7、ormal data of natural gas long distance pipeline wasrealized.Through numerical simulation,the output parameter data was calculated,and thefinite element model of the seepage structure of the natural gas long-distance pipeline wasdetermined.According to the obtained initial pore water pressure cloud
8、map,the parametersare adjusted,and finally the displacement monitoring was realized.The experimental resultsshowed that the vertical displacement monitoring method could achieve 360 and 5 km?monitoring,the monitoring range is not limited,the output data was three-dimensional data,and the monitoring
9、accuracy can reach 5 mm.Key words:deep foundation pit excavation;adjacent natural gas;long-distance pipeline;vertical displacement;displacement monitoring;monitoring method哈尔滨商业大学学报(自然科学版)第39卷随着基坑天然气管道的开挖,将会产生相应的垂直位移现象,不均匀的垂直位移将会导致地下基坑开裂,造成较为严重的破坏,处于异常变化状态的垂直位移在较大程度上暗示着综合破坏现象的发展.而垂直位移监测主要是利用观测装置对基坑中
10、具有代表性的点进行位移量的测量,分析测量的数据能够有效预测开裂等基坑险情,进而采取一定的措施避免险情的发生及进一步扩大.目前的研究对于位移点的测量精准度较低,无法进行同步监测操作.文献1采用B/S结构开发监测平台,提升整体监测的运行效率,综合管理与分析监测数据,及时预警风险信息,有效监测位移潜在风险.文献2设计不同的光线布设方法监测位移数据,根据开挖面的双轴线应变进行相应的计算,但计算精准程度较差.由此,传统方法研究无法同时在较长位移距离的不同位置进行监测,同步监测效果较差.为此,针对以上问题,本文构建出一种新式深基坑邻近天然气长输管道垂直位移监测方法,本文在有效布置监测点位置后进行数据监测处
11、理,提升整体监测的效率,精准获取相应的监测数据,构建数值模拟分析模型,能够同时进行位移监测操作,在不同的基坑环境下实现有效监测,应用范围较广。1工程概况本文研究区域主要位于黄土高原丘陵沟壑区黄土塬,地形较开阔、平坦,场地内高差小于1.0m,中部和西侧为挖方区,除西侧外其他区域填土较厚,最大达8.8 0 m,无断层构造,整体稳定性较好,且未发现大规模不良地质现象,有利于进行位移监测研究.场地内黄土层厚度分布不均,马兰黄土为自重湿陷性黄土黄土地基湿陷等级为中等级,进出站阀组区一共设置4个勘察点及两个剖面,该区域局部为填方区,填方深度在57 m,地基承载力特征值不小于140 kPa3-4.管道结构如
12、图1所示.图1工程管道结构Figure 1 Engineering pipeline structure2深基坑开挖下位移监测2.1监测位置布置深基坑开挖下邻近天然气长输管道垂直位移主要分为三个不同的层次区域,在几何水准布局系统中分析基坑的具体结构,并将结构图像绘制在监测图中.在静力水准布局系统中,按照基坑内部管道连接的方向判断监测位置点的确定条件,在不同的水平压力测量线中分别设置相应的水压监测装置,时刻监测管道周围的水流状态.测量不同管道间的高度与相隔距离,将测量的数据作为监测基准第4期点存储在监测系统中,通过基准点对比分析监测点的位移数据,附加处理基坑内部埋设管道的分布范围5-6.以监测的
13、基坑开挖深度情况为数据对比条件,构建水准测线空间,将需进行对比的数据收录至测线空间中,调配测量准则,设置测量准则参数方程式:3Es(t)sin4元+()W其中:s(t)为测量准则参数;E为开挖深度;W,为监测系统基准点存储数据;r为监测点位置确定条件数值根据测量准则精准布置监测的区域,在基坑内部纵向廊道中设置7 个监测点,控制监测点间的距离相同,标记监测位置,同时完善测线空间7-8。2.2垂直位移监测分析集中分析渗透性较强的基坑周围的垂直位移数据,根据基坑周围土体的应力参数判断不同基坑开挖深度对位移距离的影响,将影响参数录人位移分析系统中,检测影响参数与位移距离之间的关系,在基坑中心结构处监测
14、的位移为2 8.17 mm,该数值与分析标准差距较大,需进一步处理位移数据收集空间的收集参数,当开挖进程与管道铺设工程进度不一致时,将会产生较大的位移变化,在具体分析的过程中需管理进度数据,确保两者处于大致相同的区间内,并构建相应的数据管理方程:R.-=K,+K,e其中:R,表示为管理进度参数;f,表示为位移与影响参数关系数值;L表示为监测位移数值;K,为开挖进度;K,为管道铺设进度.垂直位移监测计算过程如图2 所示.根据图2 可知,共布置了7 个监测点,在垂直地区设定角度偏移值,根据偏移角度得到偏移量,实现监测9-10 1.3天天然气长输管道异常监测数据检测3.1天然气长输管道异常数据定性检
15、测在实现位移监测后,针对异常监测数据进行分析,根据深基坑内部不同结构判断垂直位移监测点的变化位置,通过变化位置分析测量数值的稳定性邓贺鑫:深基坑邻近天然气长输管道垂直位移监测方法(1)监测点1图2 垂直位移监测计算过程Figure 2 Calculation process of vertical displacement(2)按照控制后的深基坑结构进行定性分析处理,调整管道间的铺设距离,由于深基坑的左侧区域相对较深,在相同的开挖深度截断面上,管道自然承重力较弱,基坑内部压力增大,管道位移现象较为明显.通过对比不同开挖深度的位移数据,推测施工区域的垂直位移成因,根据成因进一步分析位移过程中所受
16、的弹性形变程度,减少对基坑的结构破坏,有效完善定性分析研究12.3.2天然气长输管道异常数据定量检测为有效实现异常监测数据分析,进行定量分析研究.基坑内部混凝土的压缩量处于8.17 11.26mm之间,根据该数值判断基坑混凝土状态是否处于可监测范围内,在确定监测标准后执行定:421.范围.由于深基坑位于透水性较强的岩层中,当岩层倾向于下游时,倾斜角处于固定的数值区间内,分析此时的基坑岩层顶托力,设置相应的水流上升线,控制基坑内部水体上升处于可控范围内.从深基坑的内部静力水准测量数值分析出基坑内部存在沉降变形现象,需设置相应的形变控制参数对该现象加以调整,构建形变控制方程式:(D-J)=2(nn
17、-kCK=0其中:D为形变控制参数;J为沉降变形数值;c为形变曲线.2(3)监测点7监测点6监测点5监测点4监测点3监测点2monitoring422量分析指令13-14.控制基坑内部的混凝土竖直向下应变数值处于平稳变化中,管道垂直位移与混凝土变化量趋势相同,需同步化处理趋势数据,构建统计模型分析管道位移所受的不同因素的影响程度.充分考虑基坑内部岩层受水压及温度等因素影响的程度大小,总结因素影响规律,将规律数值录人主导因子调节系统中.选取基坑监测中心点进行管道垂直位移的模型分析操作,构建定量分析模型:F,(q)=ZI(1)9(l+lk)K其中:F(q.)为定量分析参数;I(I)为基坑内部环境数
18、据;l为模型内管道位移距离参数;9为影响程度数值;lk为应变数值.匹配定量分析的数值,研究不同影响因素下的管道垂直位移距离,完成定量分析.4天然气长输管道垂直位移数值模拟4.1楼数值分析模拟根据数据检测分析结果构建数值分析模拟平台,首先对深基坑开挖阶段的管道垂直位移数据进行有限元计算分析,其次分析基坑内部的稳定性参数,进行数值模拟计算.深基坑开挖下邻近天然气长输管道有限元模型如图3所示,图3深基坑开挖下天然气长输管道支护结构有限元模型Figure 3 Finite element model of supporting structureof natural gas long transmis
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