CN105863670A - 一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，包括以下步骤：(1)确定地铁盾构隧道结构安全状态评估项目；(2)根据地铁盾构隧道结构病害特点及危害程度分别对各个所述的评估项目进行分级；(3)对地铁盾构隧道结构区段安全状态分级；(4)根据步骤(3)的结果对隧道整体结构安全状态进行分级评估。与现有技术相比，本发明通过对地铁盾构隧道结构安全状态进行合理分级，可以简单方便地以实际病害情况判定结构安全状态，为及时、适时地采取合理的维护措施提供依据和保障。
Description
技术领域
本发明属于隧道结构工程领域，尤其是涉及一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法。
背景技术
随着城市建设的不断发展，城市交通的发展方向逐渐转向地下空间，地铁盾构隧道的建设越来越多。服役中的地铁盾构隧道结构病害问题日益突出，隧道渗漏水、管片裂损、错台、纵向不均匀沉降、过大的横向变形等病害较为严重，在某些区段甚至对地铁的安全运营产生威胁。
通过病害调研可得到隧道结构的病害情况，但目前尚无较为明确的病害等级划分标准，无法根据现有资料确定隧道结构安全状态，特别是针对盾构法隧道的特定结构形式及病害特征。因此为了确定盾构隧道结构安全状态，保证盾构隧道结构安全，有必要提出一套地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，使工作人员可以简单方便地以实际病害情况判定结构安全状态。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，包括以下步骤：
(1)确定地铁盾构隧道结构安全状态评估项目；
(2)根据地铁盾构隧道结构病害特点及危害程度分别对各个所述的评估项目进行分级；
(3)对地铁盾构隧道结构区段安全状态分级；
(4)根据步骤(3)的结果对隧道整体结构安全状态进行分级评估。
所述的评估项目包括渗漏水、管片裂损、管片错台、不均匀沉降变形及横断面变形。
对所述的渗漏水进行分级如下：A级为有涌水现象或者漏泥漏砂或者存在水滴直接滴至接触网现象，影响行车安全或者存在结构裂缝漏水现象，水泥被溶解，且无停止趋势，B级为水滴形成流线，不位于拱顶，对行车安全无影响，C级为侧面有滴水，无漏泥，滴水频率小于60滴/分钟，不影响行车安全，E级为表面有少量湿渍，无肉眼可见的漏水源。
对所述的管片裂损分级如下：A级为剥落深度超过保护层厚度且出现钢筋裸露或表面剥落面积超过管片表面积的1/3或管片出现贯穿裂缝，B级为剥落深度大于10mm或者剥落区域的半径大于150mm或者裂缝宽度大于0.3mm，C级为5mm<剥落深度≤10mm或者70mm<剥落区域半径≤150mm或者0.2mm<裂缝宽度≤0.3mm或者内部脱空，D级为剥落深度≤5mm且裂缝宽度≤0.2mm，E级为保护层无剥落，无可见裂缝。
对所述的管片错台分级如下：A级为纵缝错台＞10mm或者环缝错台≥15mm，B级为10mm≥纵缝错台＞8mm或者15mm≥环缝错台＞12mm，C级为6mm＜纵缝错台≤8mm或者9mm＜环缝错台≤12mm，D级为4mm＜纵缝错台≤6mm或者6mm＜环缝错台≤9mm，E级为纵缝错台≤4mm或者环缝错台≤6mm。
对所述的不均匀沉降变形分级如下：A级为ρ≤300m，B级为300m＜ρ≤1200m，C级为1200m＜ρ≤8000m，D级为8000m＜ρ＜15000m，E级为ρ≥15000m，其中，ρ表示隧道发生不均匀沉降变形后产生的曲率半径。
对所述的横断面变形分级如下：A级为水平直径变形量＞120mm，B级为80mm＜水平直径变形量≤120mm，C级为60mm＜水平直径变形量≤80mm，D级为30mm＜水平直径变化量≤60mm，E级为水平直径变化量≤30mm。
所述的地铁盾构隧道结构区段为20m～50m。
对地铁盾构隧道结构区段安全状态分级具体为：一级结构区段为不均匀沉降变形为A级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中含有A级，二级结构区段为不均匀沉降变形为B级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目所含B级数目占该评估项目总的等级数的比例大于10％，三级结构区段为不均匀沉降变形为C级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级和B级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目所含C级数目占该评估项目总的等级数的比例大于10％或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目含有B级且B级数目占该评估项目总的等级数的比例不大于10％，四级结构区段为不均匀沉降变形为D级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级、B级和C级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目所含D级数目占该评估项目总的等级数的比例大于10％或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含A级和B级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目含有C级且C级数目占该评估项目总的等级数的比例不大于10％，五级结构区段为不均匀沉降变形为E级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级、B级和C级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目含有D级且D级数目占该评估项目总的等级数的比例不大于10％。
对隧道整体结构安全状态进行分级评估具体为：Ⅰ级为含一级结构区段，Ⅱ级为不含一级结构区段且二级结构区段所占比例大于10％，Ⅲ级为不含一级和二级结构区段且三级结构区段所占比例大于10％或不含一级结构区段且含有二级结构区段但二级结构区段所占比例不大于10％，Ⅳ级为不含一级、二级和三级结构区段且四级结构区段所占比例大于10％或不含一级和二级结构区段且含有三级结构区段但三级结构区段所占比例不大于10％，Ⅴ级为不含一级、二级和三级结构区段且五级结构区段所占比例大于90％，四级结构区段所占比例不大于10％。
与现有技术相比，本发明，通过对地铁盾构隧道结构安全状态进行合理分级，解决了目前地铁盾构隧道结构安全状态评估方法的不足，提出一套完整的地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，可以简单方便地以实际病害情况判定结构安全状态，为及时、适时地采取合理的维护措施提供依据和保障。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，包括以下步骤：
(1)确定地铁盾构隧道结构安全状态评估项目；评估项目包括渗漏水、管片裂损、管片错台、不均匀沉降变形及横断面变形。
(2)根据地铁盾构隧道结构病害特点及危害程度分别对各个评估项目进行分级；
(3)对地铁盾构隧道结构区段安全状态分级；
(4)根据步骤(3)的结果对隧道整体结构安全状态进行分级评估。
对渗漏水进行分级如下：A级为有涌水现象或者漏泥漏砂或者存在水滴直接滴至接触网现象，影响行车安全或者存在结构裂缝漏水现象，水泥被溶解，且无停止趋势，B级为水滴形成流线，不位于拱顶，对行车安全无影响，C级为侧面有滴水，无漏泥，滴水频率小于60滴/分钟，不影响行车安全，E级为表面有少量湿渍，无肉眼可见的漏水源(如表1所示)。
对管片裂损分级如下：A级为剥落深度超过保护层厚度且出现钢筋裸露或表面剥落面积超过管片表面积的1/3或管片出现贯穿裂缝，B级为剥落深度大于10mm或者剥落区域的半径大于150mm或者裂缝宽度大于0.3mm，C级为5mm<剥落深度≤10mm或者70mm<剥落区域半径≤150mm或者0.2mm<裂缝宽度≤0.3mm或者内部脱空，D级为剥落深度≤5mm且裂缝宽度≤0.2mm，E级为保护层无剥落，无掉角掉块现象，无可见裂缝(如表2所示)。
对管片错台分级如下：A级为纵缝错台＞10mm或者环缝错台≥15mm，B级为10mm≥纵缝错台＞8mm或者15mm≥环缝错台＞12mm，C级为6mm＜纵缝错台≤8mm或者9mm＜环缝错台≤12mm，D级为4mm＜纵缝错台≤6mm或者6mm＜环缝错台≤9mm，E级为纵缝错台≤4mm或者环缝错台≤6mm(如表3所示)。
对不均匀沉降变形分级如下：A级为ρ≤300m，B级为300m＜ρ≤1200m，C级为1200m＜ρ≤8000m，D级为8000m＜ρ＜15000m，E级为ρ≥15000m，其中，ρ表示隧道发生不均匀沉降变形后产生的曲率半径(如表4所示)。
对横断面变形分级如下：A级为水平直径变形量＞120mm，B级为80mm＜水平直径变形量≤120mm，C级为60mm＜水平直径变形量≤80mm，D级为30mm＜水平直径变化量≤60mm，E级为水平直径变化量≤30mm(如表5所示)。
地铁盾构隧道结构区段为20m～50m。特殊地段可缩短结构区段长度。
对地铁盾构隧道结构区段安全状态分级具体为：一级结构区段为不均匀沉降变形为A级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中含有A级，二级结构区段为不均匀沉降变形为B级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目所含B级数目占该评估项目总的等级数的比例大于10％，三级结构区段为不均匀沉降变形为C级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级和B级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目所含C级数目占该评估项目总的等级数的比例大于10％或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目含有B级且B级数目占该评估项目总的等级数的比例不大于10％，四级结构区段为不均匀沉降变形为D级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级、B级和C级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目所含D级数目占该评估项目总的等级数的比例大于10％或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含A级和B级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目含有C级且C级数目占该评估项目总的等级数的比例不大于10％，五级结构区段为不均匀沉降变形为E级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级、B级和C级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目含有D级且D级数目占该评估项目总的等级数的比例不大于10％(如表6所示)。
对隧道整体结构安全状态进行分级评估具体为：Ⅰ级为含一级结构区段，Ⅱ级为不含一级结构区段且二级结构区段所占比例大于10％，Ⅲ级为不含一级和二级结构区段且三级结构区段所占比例大于10％或不含一级结构区段且含有二级结构区段但二级结构区段所占比例不大于10％，Ⅳ级为不含一级、二级和三级结构区段且四级结构区段所占比例大于10％或不含一级和二级结构区段且含有三级结构区段但三级结构区段所占比例不大于10％，Ⅴ级为不含一级、二级和三级结构区段且五级结构区段所占比例大于90％，四级结构区段所占比例不大于10％(如表7所示)。
对各个评估项目进行分级时，针对隧道周围土层情况，可对以上等级进行酌情调整，如隧道穿越土层为砂性土时，可作提高一个等级处理。不均匀沉降、收敛严重区段可相应提高等级。
对结构区段安全状态进行分级时应从严，即存在两级均满足时，应按较严一级处理。
本实施例对华东某市地铁某区段上行线390环隧道管片进行安全评估，上行线环号为361～750环。根据沉降测点分布情况将该大区段分为22个小区段。本实施例主要对盾构隧道结构不均匀沉降变形及横断面变形两个评估项目进行评估，在此基础上对区段安全状态划分等级，具体信息如表8所示.
结合表8盾构隧道结构子项目及区段安全评估结果，在此基础上进行结构整体安全评估，如表9所示。根据前述评估方法，该区段盾构隧道整体安全状态等级为II级。
表1盾构隧道渗漏水等级及划分标准
表2盾构隧道管片裂损等级及划分标准
表3盾构管片错台等级及划分标准
表4盾构隧道纵向不均匀沉降等级及划分标准
| 等级 | 划分标准 |
| A | ρ≤300m |
| B | 300m＜ρ≤1200m |
| C | 1200m＜ρ≤8000m |
| D | 8000m＜ρ＜15000m |
| E | ρ≥15000m |
表5盾构隧道横断面变形危害等级及划分标准
| 等级 | 划分标准 |
| A | ＞120mm |
| B | 80mm＜水平直径变形量≤120mm |
| C | 60mm＜水平直径变形量≤80mm |
| D | 30mm＜水平直径变化量≤60mm |
| E | 水平直径变化量≤30mm |
表6盾构隧道结构区段安全状态等级及划分标准
表7盾构隧道结构整体安全状态等级及划分标准
表8实施例1某区段上行线盾构隧道结构评估项目及区段安全评估
表9实施例1某区段上行线盾构隧道结构整体安全评估
Claims (10)
1.一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定地铁盾构隧道结构安全状态评估项目；
(2)根据地铁盾构隧道结构病害特点及危害程度分别对各个所述的评估项目进行分级；
(3)对地铁盾构隧道结构区段安全状态分级；
(4)根据步骤(3)的结果对隧道整体结构安全状态进行分级评估。
2.根据权利要求1所述的一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，其特征在于，所述的评估项目包括渗漏水、管片裂损、管片错台、不均匀沉降变形及横断面变形。
3.根据权利要求2所述的一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，其特征在于，对所述的渗漏水进行分级如下：A级为有涌水现象或者漏泥漏砂或者有水滴直接滴至接触网或者存在结构裂缝漏水，水泥被溶解且无停止趋势，B级为水滴形成流线，不位于拱顶，C级为侧面有滴水且滴水频率小于60滴/分钟，无漏泥，D级为有渗水，无滴水和漏水，E级为表面有湿渍，无肉眼可见的漏水源。
4.根据权利要求2所述的一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，其特征在于，对所述的管片裂损分级如下：A级为剥落深度超过保护层厚度且出现钢筋裸露或表面剥落面积超过管片表面积的1/3或管片出现贯穿裂缝，B级为剥落深度大于10mm或者剥落区域的半径大于150mm或者裂缝宽度大于0.3mm，C级为5mm<剥落深度≤10mm或者70mm<剥落区域半径≤150mm或者0.2mm<裂缝宽度≤0.3mm或者内部脱空，D级为剥落深度≤5mm且裂缝宽度≤0.2mm，E级为保护层无剥落，无可见裂缝。
5.根据权利要求2所述的一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，其特征在于，对所述的管片错台分级如下：A级为纵缝错台＞10mm或者环缝错台≥15mm，B级为10mm≥纵缝错台＞8mm或者15mm≥环缝错台＞12mm，C级为6mm＜纵缝错台≤8mm或者9mm＜环缝错台≤12mm，D级为4mm＜纵缝错台≤6mm或者6mm＜环缝错台≤9mm，E级为纵缝错台≤4mm或者环缝错台≤6mm。
6.根据权利要求2所述的一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，其特征在于，对所述的不均匀沉降变形分级如下：A级为ρ≤300m，B级为300m＜ρ≤1200m，C级为1200m＜ρ≤8000m，D级为8000m＜ρ＜15000m，E级为ρ≥15000m，其中，ρ表示隧道发生不均匀沉降变形后产生的曲率半径。
7.根据权利要求2所述的一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，其特征在于，对所述的横断面变形分级如下：A级为水平直径变形量＞120mm，B级为80mm＜水平直径变形量≤120mm，C级为60mm＜水平直径变形量≤80mm，D级为30mm＜水平直径变化量≤60mm，E级为水平直径变化量≤30mm。
8.根据权利要求1所述的一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，其特征在于，所述的地铁盾构隧道结构区段为20m～50m。
9.根据权利要求2所述的一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，其特征在于，对地铁盾构隧道结构区段安全状态分级具体为：一级结构区段为不均匀沉降变形为A级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中含有A级，二级结构区段为不均匀沉降变形为B级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目所含B级数目占该评估项目总的等级数的比例大于10％，三级结构区段为不均匀沉降变形为C级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级和B级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目所含C级数目占该评估项目总的等级数的比例大于10％或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目含有B及且B级数目占该评估项目总的等级数的比例不大于10％，四级结构区段为不均匀沉降变形为D级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级、B级和C级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目所含D级数目占该评估项目总的等级数的比例大于10％或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含A级和B级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目含有C级且C级数目占该评估项目总的等级数的比例不大于10％，五级结构区段为不均匀沉降变形为E级或者渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中不含有A级、B级和C级且渗漏水、管片裂损、管片错台及横断面变形中任意一个评估项目含有D级且D级数目占该评估项目总的等级数的比例不大于10％。
10.根据权利要求9所述的一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法，其特征在于，对隧道整体结构安全状态进行分级评估具体为：Ⅰ级为含一级结构区段，Ⅱ级为不含一级结构区段且二级结构区段所占比例大于10％，Ⅲ级为不含一级和二级结构区段且三级结构区段所占比例大于10％或不含一级结构区段且含有二级结构区段但二级结构区段所占比例不大于10％，Ⅳ级为不含一级、二级和三级结构区段且四级结构区段所占比例大于10％或不含一级和二级结构区段且含有三级结构区段但三级结构区段所占比例不大于10％，Ⅴ级为不含一级、二级和三级结构区段且五级结构区段所占比例大于90％，四级结构区段所占比例不大于10％。
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