沉井施工对临近既有燃气管道的影响

引言

燃气作为一种清洁、高效的能源，在城市能源供应体系中占据重要地位。燃气管道作为燃气输送的关键载体，广泛分布于城市地下。与此同时，城市基础设施建设的推进，如桥梁、隧道、排水系统等工程的建设，常需采用沉井施工技术。沉井施工过程中的土体扰动、下沉等作业环节，可能导致临近既有燃气管道周围土体应力状态改变，进而引发管道变形、位移，甚至破裂，一旦发生燃气泄漏，将对周边环境、人员生命安全以及社会经济造成严重威胁。因此，深入研究沉井施工对临近既有燃气管道的影响，制定有效的防范与应对措施具有重要的现实意义。

1 沉井施工技术概述

沉井施工是常用地下结构施工法，靠重力下沉至设计标高，适用于城市或高水位区。工艺严谨：需平整场地、精确放线，制作含刃脚与井筒，刃脚用钢筋混凝土，井筒浇筑严控指标；下沉时挖土控制速度方向；封底防渗水，混凝土要密实。沉井有圆形和矩形，圆形受力佳适用于复杂工程，矩形便于布置用于规整场地。综上所述，该技术是复杂系统工程，各环节紧密相关，施工人员需掌握原理、流程和沉井特点，以保障施工质量。

2 沉井施工对临近既有燃气管道的影响

2.1 土体扰动引发的管道受力变化

沉井施工过程中，无论是采用何种挖土方式，都会对周围土体产生扰动。土体的原始应力状态被打破，发生应力重分布。当沉井临近既有燃气管道时，管道周围土体的扰动会导致管道受到额外的土体作用力。例如，在沉井下沉过程中，井周土体向沉井方向移动，对燃气管道产生挤压作用，使管道承受横向压力。同时，由于土体的竖向位移，管道还可能受到竖向的拉应力或压应力，这些应力的变化可能超出燃气管道的设计承受范围，引发管道变形甚至损坏。

2.2 沉井下沉引起的土体位移对管道的影响

沉井下沉会带动周围一定范围内的土体发生位移。根据相关研究与工程实践，沉井周围土体位移分布呈现一定规律，在靠近沉井的区域，土体位移较大，随着距离沉井距离的增加，土体位移逐渐减小。燃气管道处于土体位移场中，会随着土体的位移而发生相应的移动。如果管道的位移过大，会导致管道接口处出现松动、脱节，或者管道本身发生弯曲变形。对于刚性管道，过大的弯曲变形可能导致管道开裂；对于柔性管道，接口处的问题可能引发燃气泄漏。而且，土体位移还可能使管道与周围土体之间的摩擦力发生变化，进一步影响管道的受力状态。

3 沉井施工中保障临近既有燃气管道安全的措施

3.1 施工前准备措施

（1）详细勘察与方案制定。在施工前，联合燃气公司、设计单位等相关部门，对施工现场及周边环境进行详细勘察。利用地质勘探、地下管线探测等技术手段，准确掌握既有燃气管道的具体信息，包括管道走向、埋深、材质、使用年限等。根据勘察结果，组织专家对施工方案进行论证，优化施工工艺和施工参数，制定科学合理的沉井施工方案和燃气管道保护方案。方案中应明确施工过程中的风险点及相应的防范措施，确保施工安全和燃气管道安全。（2）安全技术交底。在施工前，对施工人员进行全面的安全技术交底。向施工人员详细介绍施工方案、施工工艺、安全操作规程以及燃气管道保护的重要性和具体措施。通过案例分析、现场演示等方式，使施工人员充分认识到施工过程中可能存在的风险，掌握应对风险的方法和技能。同时，要求施工人员严格按照施工方案和安全技术交底的要求进行施工，确保施工安全。（3）建立应急机制。制定完善的应急预案，成立应急救援小组，明确各成员的职责和分工。配备必要的应急救援设备和物资，如燃气泄漏检测仪、消防器材、堵漏工具等。定期组织应急演练，提高施工人员应对突发事件的能力。与燃气公司、消防部门、医院等建立良好的沟通协调机制，确保在发生燃气泄漏等事故时，能够及时响应，迅速采取有效的应急措施，减少事故损失。

3.2 施工过程控制措施

（1）加强监测与预警。在施工过程中，对既有燃气管道进行实时监测。采用全站仪、水准仪、应变计等监测设备，对燃气管道的位移、沉降、应力等参数进行监测。设置监测预警值，当监测数据超过预警值时，立即停止施工，分析原因并采取相应的处理措施。（2）优化施工工艺。在保证沉井施工质量的前提下，优化施工工艺，减少对周边土体的扰动。例如，在沉井下沉过程中，采用小步距、慢速度的下沉方式，避免土体发生过大的变形。在土方开挖过程中，采用分层、分段开挖的方法，减少土体的暴露时间和范围。同时，加强对施工机械的管理，合理安排施工机械的作业时间和作业区域，降低施工机械振动对燃气管道的影响。（3）燃气管道保护措施。根据燃气管道的具体情况，采取相应的保护措施。对于距离沉井较近的燃气管道，可采用隔离桩、注浆加固等方法，对管道周围的土体进行加固，提高土体的稳定性。在沉井与燃气管道之间设置隔离板或缓冲层，减少沉井下沉过程中对管道的挤压和摩擦。对燃气管道的接口部位进行重点保护，增加接口的密封性和强度。

3.3 施工后监测与评估措施

施工完成后，继续对既有燃气管道进行一段时间的监测，观察管道的运行状态。监测内容包括管道的位移、沉降、应力变化以及燃气泄漏情况等。对监测数据进行分析和评估，判断施工对燃气管道是否造成了长期影响。如发现异常情况，及时通知燃气公司进行处理。同时，对整个施工过程中的风险控制措施进行总结和评估，分析存在的问题和不足之处，为今后类似工程提供经验教训。

3.4 应急预案制定与演练

施工单位应制定针对沉井施工过程中可能出现的燃气管道安全事故的应急预案。应急预案应明确应急组织机构与职责、应急响应程序、救援措施以及资源保障等内容。定期组织相关人员进行应急预案演练，提高应急救援能力与协同配合能力。在演练过程中，模拟燃气管道泄漏、破裂等事故场景，检验应急预案的可行性与有效性，及时发现问题并对应急预案进行修订与完善。确保在发生燃气管道安全事故时，能够迅速、有效地开展救援工作，最大限度地减少事故损失。

结语

沉井施工作为城市地下工程建设中常用的施工方法，在带来工程建设便利的同时，也对临近既有燃气管道的安全构成潜在威胁。通过对沉井施工原理、工艺以及对燃气管道影响的力学分析可知，沉井施工过程中的土体扰动与下沉会导致燃气管道周围土体应力状态改变，引发管道受力变化与位移，其影响程度受沉井与燃气管道相对位置关系、施工工艺参数、地质条件以及燃气管道自身特性等多种因素的综合作用。为保障沉井施工过程中临近既有燃气管道的安全，需在施工前进行详细勘察与评估，优化施工方案，采取有效的燃气管道保护措施，加强施工过程中的监测与预警，并制定完善的应急预案与演练。随着城市建设的持续发展，未来应进一步加强对沉井施工与燃气管道安全相互影响的研究，不断完善施工技术与安全保障措施，实现城市建设与燃气供应安全的协调发展。

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