CN106096120B - 一种地下框架隧道结构安全状态评估及维护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地下框架隧道结构安全状态评估及维护方法，包括以下步骤：S1，将隧道划分为多个结构区段；S2，对每个结构区段的结构构件安全状态进行等级评估；S3，将结构区段安全状态由高到低划分为多个等级，根据划分标准对各结构区段安全状态进行等级评估；S4，将结构整体安全状态由高到低划分为多个等级，根据划分标准对结构整体安全状态进行等级评估；S5，根据隧道的结构整体安全状态的等级评估结果，采取相应的维护措施进行维护。与现有技术相比，本发明方法合理地描述隧道结构当前性态，参照现有规范，并结合实际调研病害情况，具有实用性强、层次分明等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑物安全状态评估方法，尤其是涉及一种地下框架隧道结构安全状态评估及维护方法。
背景技术
随着城市地下空间工程大量建设以及长期运营使用，隧道结构的病害问题日益突出。服役中的框架隧道结构主要面临的问题有，隧道渗漏水、结构裂缝以及纵向不均匀沉降，在某些区段甚至对地下交通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，特别是针对框架隧道的特定结构形式及病害特征。因此为了确定框架隧道结构安全状态，保证隧道结构安全，有必要提出一套框架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层次分明、完整、实用性好的地下框架隧道结构安全状态评估及维护方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种地下框架隧道结构安全状态评估及维护方法，包括以下步骤：
S1，将隧道划分为多个结构区段；
S2，对每个结构区段的结构构件安全状态进行等级评估，由于结构构件安全状态表现为隧道内的渗漏水等现象，因此分别根据各自划分标准对渗漏水、隧道裂缝和隧道不均匀沉降变形的危害等级进行评估，其中，危害等级被划分为由高到低的多个等级，危害等级越高，危害程度越高；
S3，对各结构区段安全状态进行等级评估，确定安全状态等级，其中，结构区段安全状态被划分为由高到低的多个等级，结构区段内，结构构件危害程度越低，则结构区段的安全状态等级越高；
S4，对结构整体安全状态进行等级评估，确定安全状态等级，其中，结构整体安全状态被划分为由高到低的多个等级，隧道内安全状态等级高的结构区段越多，则结构整体的安全状态等级越高；
S5，根据隧道的结构整体安全状态的等级评估结果，采取相应的维护措施进行维护。
所述的步骤S2中，对渗漏水进行危害等级评估时，若隧道土层为砂性土，且危害等级非最高级，则危害等级升高一级。
所述的步骤S2中，对隧道裂缝进行危害等级评估时，若衬砌裂纹为斜裂纹，且危害等级非最高级，则危害等级升高一级。
所述的步骤S2中，对隧道裂缝进行危害等级评估时，若裂缝已稳定，且危害等级非最高级或最低级，则危害等级降低一级。
所述的步骤S2中，对隧道裂缝进行危害等级评估时，对裂缝发展速度设定阈值，若裂缝发展速度超过阈值，且危害等级非最高级，则危害等级提高一级。
所述的步骤S5中，所述的维护措施包括结构构件维护措施和隧道整体维护措施，分别与结构构件安全状态等级评估结果和结构整体安全状态评估结果对应，在步骤S1之前制定。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)提出一套具体、完整的框架隧道结构安全状态评估方法，通过将隧道划分为多个结构区段，合理地描述隧道结构当前性态，参照现有规范，并结合实际调研病害情况，分析各区段内的结构构件安全状态得到结构区段安全状态等级，最后综合结构区段安全状态等级对框架隧道结构安全状态进行分级，可以简单方便地以实际病害情况判定结构整体安全状态，解决了目前地下框架隧道结构安全状态评估方法的不足。
(2)对渗漏水进行危害等级评估时，若隧道土层为渗透性强的砂性土，则隧道发生渗漏水时影响范围广，不均匀沉降相比黏性地层更大，此时危害等级升高一级，有利于及时采取应对措施。
(3)对隧道裂缝进行危害等级评估时，若衬砌裂纹为斜裂纹，说明已经发生较大不均匀沉降，且隧道结构受弯矩、扭矩、剪力等复合作用，受力情况更为不利，则危害等级升高一级，有利于及时采取应对措施。
(4)对隧道裂缝进行危害等级评估时，若裂缝已稳定，说明此时隧道沉降变形已经稳定，则危害等级降低一级，减少不必要的修复工作。
(5)对隧道裂缝进行危害等级评估时，对发展速度超过阈值的裂缝，其危害等级提高一级，考虑了隧道结构变化引起的危害程度加深，提高安全状态评估的有效性。
(6)每个结构整体安全状态均预先制定对应的维护措施，为框架隧道结构及时、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为本发明方法的流程示意图。
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。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，一种地下框架隧道结构安全状态评估及维护方法，通过对框架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。
本方法按照结构构件、结构区段以及结构整体三个层次进行结构安全状态分级及定义，并给出相应维护措施建议。具体包括以下步骤：
S1，将隧道划分为多个结构区段；
S2，根据本步骤的划分标准对每个结构区段的结构构件安全状态进行等级评估，具体为：分别根据各自划分标准对渗漏水、隧道裂缝和隧道不均匀沉降变形的危害等级进行评估，其中，危害等级被划分为由高到低的多个等级，危害等级越高，危害程度越高；
S3，根据本步骤的划分标准对各结构区段安全状态进行等级评估，确定安全状态等级，其中，结构区段安全状态被划分为由高到低的多个等级，划分标准内容包括结构区段内的结构构件安全状态等级，结构构件危害程度越低，结构区段的安全状态等级越高；
S4，根据本步骤的划分标准对结构整体安全状态进行等级评估，确定安全状态等级，其中，结构整体安全状态被划分为由高到低的多个等级，划分标准内容包括隧道内的所有结构区段安全状态等级，安全状态等级高的结构区段越多，结构整体的安全状态等级越高；
S5，根据隧道的结构整体安全状态的等级评估结果，采取相应的维护措施进行维护。
下面对本方法中的等级划分标准等进行具体阐述。
为进行后续的结构构件安全状态分级定义及维护措施、隧道结构区段安全状态定义、隧道结构整体安全状态定义及维护措施，分别如表1～3所示。
表1结构构件安全状态定义及维护措施
| 分级 | 分级定义 | 维护措施 |
| A | 性能严重恶化，危及安全。 | 加固或更换 |
| B | 性能恶化，适用性受影响，但暂时不危及安全。 | 修复或加固 |
| C | 性能劣化，功能受损，影响正常使用。 | 恢复功能水平的维修 |
| D | 性能退化，但不影响正常功能。 | 保证结构耐久性的维护 |
| E | 性能完好。 | 日常检查 |
表2结构区段安全状态定义
表3结构整体安全状态定义及维护措施
明确隧道结构安全等级划分及维护措施后，需要适当地选取框架隧道结构安全状态评估的具体项目，从而能够合理地描述隧道结构当前性态，参照现有规范，并结合实际调研病害情况，框架隧道结构安全状态评估的具体项目主要包括渗漏水、结构裂缝以及不均匀沉降变形三个子项目。
分别对上述三个子项目进行分级，根据框架隧道结构病害特点及危害程度将各项分为“A”、“B”、“C”、“D”、“E”五级。
a)按严重程度采取定量、定性相结合的方式对隧道渗漏水危害进行等级划分，如表4所示：
表4隧道渗漏水危害等级及划分标准
其中，不均匀沉降、收敛严重区段可提高等级；
标点符号“,”表示均需满足，即“且”；标点符号“；”表示任意满足，即“或”，下文所述的分级标准均亦如此；
针对隧道周围土层情况，可对以上等级进行调整，如隧道穿越土层为砂性土时，可作提高一个等级处理。
b)将隧道结构裂缝危害等级划分为5级，如表5所示：
表5隧道结构裂缝危害等级及划分标准
其中，衬砌裂纹为斜裂纹时，应提高一级；
当裂纹已稳定，且危害等级低于“A”级，可降低一级；
对于裂缝发展速度较快的，其危害等级应提高一级。
c)取隧道相对变曲允许值为1/2500，并将框架隧道结构不均匀沉降变形安全危害等级划分为5级，如表6所示：
表6隧道不均匀沉降危害等级及划分标准
| 等级 | 划分标准 |
| A | 隧道相对变曲＞1/650 |
| B | 1/1250＜隧道相对变曲≤1/650 |
| C | 1/1700＜隧道相对变曲≤1/1250 |
| D | 1/2500＜隧道相对变曲≤1700 |
| E | 隧道相对变曲≤1/2500 |
在上述三个子项目评估的基础上划分区段进行评估，将地下框架隧道结构区段安全状态等级划分为“i”、“ii”、“iii”、“iv”、“v”五级，如表7所示。
表7隧道结构区段安全状态等级及划分标准
其中，评级时应从严，即存在两级均满足时，应作为较严一级处理；
同一等级中分级标准位于同一行表示均应满足，位于不同行表示任意满足；
在进行渗漏水、裂缝评估时，可将框架隧道划分为定长单元，以便对渗漏点位和裂缝数量、形态进行统计整理，有利于把握结构不同区段的安全状态。
根据结构区段安全状态评估结果对隧道整体结构安全状态进行评估，将结构整体安全状态等级划分为“I”、“II”、“III”、“IV”、“V”五级，如表8所示。
表8隧道结构整体安全状态等级及划分标准
对华东某市地铁某区段上行线500m框架隧道管片进行安全评估，上行线里程K1+570～K2+070区段。根据沉降测点分布情况将该大区段分为20个小区段(取定长25m为一区段)。主要对框架隧道结构不均匀沉降变形及结构裂缝两个子项目进行评估，在此基础上对区段安全状态划分等级，具体信息如表9所示。
表9某区段上行线框架隧道结构子项目及区段安全评估
结合表9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10所示。根据前述评估方法，该区段隧道整体安全状态等级为III级。
表10某区段上行线框架隧道结构整体安全评估
据表3可知，该例框架隧道整体安全状态处于性能劣化状态，功能受损，需要进行结构加固或修复。
Claims (6)
1.一种地下框架隧道结构安全状态评估及维护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将隧道划分为多个结构区段；
S2，对每个结构区段的结构构件安全状态进行等级评估，包括：分别对渗漏水、隧道裂缝和隧道不均匀沉降变形的危害等级进行评估，其中，危害等级被划分为由高到低的5个等级，分别为A、B、C、D、E，危害等级越高，危害程度越高；
S3，对各结构区段安全状态进行等级评估，确定安全状态等级，其中，结构区段安全状态被划分为由高到低的5个等级，分别为v、iv、iii、ii、i，分级标准如下表所示：
同一等级中，分级标准位于同一行表示均应满足，位于不同行表示任意满足；
S4，对结构整体安全状态进行等级评估，确定安全状态等级，其中，结构整体安全状态被划分为由高到低的多个等级，隧道内安全状态等级高的结构区段越多，则结构整体的安全状态等级越高；
S5，根据隧道的结构整体安全状态的等级评估结果，采取相应的维护措施进行维护。
2.根据权利要求1所述的一种地下框架隧道结构安全状态评估及维护方法，其特征在于，所述的步骤S2中，对渗漏水进行危害等级评估时，若隧道土层为砂性土，则危害等级升高一级。
3.根据权利要求1所述的一种地下框架隧道结构安全状态评估及维护方法，其特征在于，所述的步骤S2中，对隧道裂缝进行危害等级评估时，若衬砌裂纹为斜裂纹，且危害等级非最高级，则危害等级升高一级。
4.根据权利要求1所述的一种地下框架隧道结构安全状态评估及维护方法，其特征在于，所述的步骤S2中，对隧道裂缝进行危害等级评估时，若裂缝已稳定，且危害等级非最高级或最低级，则危害等级降低一级。
5.根据权利要求1所述的一种地下框架隧道结构安全状态评估及维护方法，其特征在于，所述的步骤S2中，对隧道裂缝进行危害等级评估时，对裂缝发展速度设定阈值，若裂缝发展速度超过阈值，且危害等级非最高级，则危害等级提高一级。
6.根据权利要求1所述的一种地下框架隧道结构安全状态评估及维护方法，其特征在于，所述的步骤S5中，所述的维护措施包括结构构件维护措施和隧道整体维护措施，分别与结构构件安全状态等级评估结果和结构整体安全状态评估结果对应，在步骤S1之前制定。
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