一种城市轨道交通工程的风险评估方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及城市轨道交通工程领域，具体设及一种城市轨道交通工程中轨道沉降 风险的评估方法和系统。
【背景技术】
[0002] 城市轨道交通给城市人民生活出行带来了极大的便利，在一定程度上减轻了城市 交通堵塞压力。目前，我国大中城市已经迎来了地铁建设的快速发展时期，国内大、中型城 市纷纷建设城市轨道交通，如北京、上海、广州、武汉、长沙和南昌等，有已经建成的，也有正 在建设的城市轨道交通。
[0003] 轨道结构是地铁车辆运营的基本承载结构，它的沉降直接影响到地铁的运营状 况；且国内地铁规范和各地的相关标准都对轨道结构允许的最大沉降值有所规定，因此轨 道结构的沉降控制是一个重要的评价指标。
[0004] 但是，随着地铁线路增多，越来越多的市政工程，包括房屋建筑物、市政管道和新 建地铁工程，上跨、临近和下穿既有运营地铁车站或区间。该种临近或穿越工程对既有运营 地铁轨道结构产生一定的影响，给已运营地铁造成严重的威胁。而地铁作为城市重要的民 生工程和客流走廊，地铁一旦发生故障，将会产生巨大的社会影响。
[0005] 因此，对城市轨道交通工程风险进行评估至关重要。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种轨道沉降的风险评估方法，其 适用于城市轨道交通系统，该方法不仅可W模拟新建工程临近或穿越既有运营地铁工程的 施工过程，而且还可W通过轨道沉降值来判定既有运营地铁是否安全。
[0007] 为了达到上述目的，采用如下技术方案：
[0008] -种城市轨道交通工程的风险评估方法，其设及城市轨道交通工程中的轨道沉降 控制，包括W下步骤：
[0009] 建立=维地层结构模型，并根据预设的单元类型、实常数和弹性模量的参数值，将 所述=维地层结构模型划分成若干个用于计算和分析的小单元；
[0010] 根据预设的施工参数，模拟新建工程的施工工序，通过所述若干个小单元对所述 地层结构模型进行求解和运算，得到若干个第一地表沉降值S。，其中n= 1，2 ???n;
[0011] 根据地层损失的预设条件，计算隧道中屯、线处地表的最大沉降值Sm";
[0012] 计算公式为
，其中Vi为施工引起的单位长度地层损失，i为地 表沉降槽的宽度系数；
[0013] 计算距离隧道中屯、X处的第二地表沉降值S,，计算公式为
[0014] 计算距离隧道中屯、X处的第一地表沉降值S。和第二地表沉降值S,，比较判断第一 地表沉降值s。是否正确；
[0015] 若两者的差值大于第二地表沉降值S,的10%，则判定第一地表沉降值S。不正确；
[0016] 若两者的差值小于等于第二地表沉降值Sy的10%，则判定第一地表沉降值S。正 确，并提取第一地表沉降值S。的最大值，进一步判断第一地表沉降值S。的最大值是否小于 地表沉降值的最大允许沉降值；
[0017] 若第一地表沉降值S。的最大值小于等于最大允许沉降值，则判定既有地铁安全；
[0018] 若第一地表沉降值S。的最大值大于最大允许沉降值，则判定既有地铁是不安全。
[0019] 作为一种具体的实施例，在得到若干个第一地表沉降值S。后，还包括W下步骤：
[0020] 将所述第一地表沉降值S。存储至第一沉降值数据库；或者将所述第一地表沉降值 Sn生成第一地表沉降值序列，存储至第一沉降值数据库；
[0021] 在计算距离隧道中屯、X处的第二地表沉降值S,后，还包括W下步骤：
[0022] 将所述第二地表沉降值S,存储至第二沉降值数据库；或者将所述第二地表沉降值 Sx生成第二地表沉降值序列，再存储至第二沉降值数据库。
[0023] 作为一种具体的实施例，在比较判断第一地表沉降值S。是否正确之前，还包括W 下步骤：取距离隧道中屯、X为不同值，计算得到多组第一地表沉降值S。和第二地表沉降值 Sy的差值，并计算多组差值的平均值。
[0024] 进一步地，所述地表沉降槽的宽度系数
其中H为覆±厚度，R 为计算半径，为覆±的内摩擦角；
[00巧]若隧道结构为矩形结构，则等效半径R= 0. 29化+b)，其中h、b分别为矩形结构的 长短边的长度；
[0026] 若隧道结构的横截面为其他非圆结构，则等效半径度=，其中A为隧道结构 的横截面积。
[0027] 进一步地，所述地层损失的预设条件为地层损失在整个隧道长度不均匀分布，沉 降槽的形状呈正态分布曲线。
[0028] 作为一种具体的实施例，对于直线电机牵引系统的地铁工程，当地铁处于非运 营状态时，所述最大允许沉降值为20mm;当地铁处于运营状态时，所述最大允许沉降值为 lmm〇
[0029] 作为一种具体的实施例，对于钢轮钢轨系统的地铁工程，当地铁处于非运营状态 时，所述最大允许沉降值为20mm;当地铁处于运营状态时，最大允许沉降值为3mm。
[0030] 本发明的另一个目的是提供一种轨道沉降的风险评估系统。其适用于城市轨道交 通系统，该系统不仅可W模拟新建工程临近或穿越既有运营地铁工程的施工过程，计算出 轨道在新建工程过程中的沉降值，而且还可W通过轨道沉降值来判定既有运营地铁是否安 全。
[0031] 为了达到上述目的，采用如下技术方案：
[0032] 一种城市轨道交通工程的风险评估系统，其设及城市轨道交通工程中的轨道沉降 控制，包括有：
[0033]=维分析模块，用于建立=维地层结构模型，根据预设的单元类型、实常数和弹性 模量的参数值，将所述=维地层结构模型划分成若干个用于计算和分析的小单元；
[0034] 求解运算模块，用于根据预设的施工参数，模拟新建工程的施工工序，求解和计算 得到第一地表沉降值S。，其中n= 1，2 ? ? ?n;
[00巧]第一计算模块，用于根据地层损失的预设条件，计算隧道中屯、线处地表的最大沉 降值Smax;
[0036] 第二计算模块，用于计算距离隧道中屯、X处的第二地表沉降值S,;
[0037] 第S计算模块，用于计算距离隧道中屯、X处的第一地表沉降值S。和第二地表沉降 值5^
[0038] 第一比较模块，用于比较判断第一地表沉降值S。是否正确；
[0039] 提取模块，用于提取第一地表沉降值S。的最大值；
[0040] 第二比较模块，用于进一步判断第一地表沉降值S。的最大值是否小于地表沉降值 的最大允许沉降值，W判定既有地铁是否安全。
[0041] 作为一种具体的实施例，该系统还包括有第一序列生成模块，用于将所述第一地 表沉降值Sn生成第一地表沉降值序列，第二序列生成模块，将所述第二地表沉降值S,生成 第二地表沉降值序列。
[0042] 作为一种具体的实施例，该系统还包括有平均值计算模块计算多组第一地表沉降 值S。和第二地表沉降值S1的差值差值的平均值。
[0043] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0044] 本发明应用于城市轨道交通工程风险评估中，利用S维分析模块、求解运算模块 模拟和计算已建地铁的轨道沉降，判断既有地铁的安全性，对设计、施工和监测进行指导， 并对其提出合理的建议。不仅对风险评估进行定性分析，而且轨道沉降值作为地铁风险评 估的重要指标，还对风险评估进行定量分析。
【附图说明】
[0045] 图1是城市轨道交通工程的风险评估系统模块示意图。
[0046] 图2是城市轨道交通工程的风险评估方法流程图。
[0047] 图3是地面沉降曲线图。
【具体实施方式】
[0048] 下面将结