一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法
【专利摘要】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。
【专利说明】
一种地铁盾构隧道结构安全状态评估方法
技术领域
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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】
[0004] 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
[0005] 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：
[0006] (1)确定地铁盾构隧道结构安全状态评估项目；
[0007] (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；
[0008] (3)对地铁盾构隧道结构区段安全状态分级；
[0009] (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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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< 〇.2mm，E级为保护层无剥落，无可见裂缝。
[0013] 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2 15mm，B级为 10mm 2纵缝错台>8mm或者15mm 2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级为纵缝错台仝 4mm或者环缝错台< 6mm。
[0014] 对所述的不均匀沉降变形分级如下:A级为P < 300m，B级为300m<P < 1200m，C级为 1200m<P < 8000m，D级为8000m<P<15000m，E级为P 2 15000m，其中，P表示隧道发生不均匀 沉降变形后产生的曲率半径。
[0015] 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<120臟，(：级为6()111111<水平直径变形量<8()111111，0级为3()111111<水平直径变化量< 60mm，E级为水平直径变化量< 30mm。
[0016] 所述的地铁盾构隧道结构区段为20m~50m。
[0017] 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%。
[0018] 对隧道整体结构安全状态进行分级评估具体为：1级为含一级结构区段，Π 级为不 含一级结构区段且二级结构区段所占比例大于10%，m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?ο%，ιν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%。
[0019] 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】
[0020] 图1为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0022] 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：
[0023] (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。
[0024] (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；
[0025] (3)对地铁盾构隧道结构区段安全状态分级；
[0026] (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。
[0027] 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）。
[0028] 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）。
[0029] 对管片错台分级如下:A级为纵缝错台> 10mm或者环缝错台2 15mm，B级为10mm 2 纵缝错台>8mm或者15mm 2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4臟<纵缝错台< 6mm或者61111]1<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）。
[0030] 对不均匀沉降变形分级如下：A级为P < 300m，B级为300m<P < 1200m，C级为1200m <0<8〇〇〇111，〇级为8〇〇〇111<0<15〇〇〇11^级为0 2 15〇〇〇111，其中，0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）。
[0031] 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）。
[0032]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。
[0033]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）。
[0034] 对隧道整体结构安全状态进行分级评估具体为：1级为含一级结构区段，Π 级为不 含一级结构区段且二级结构区段所占比例大于10%，m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%，ιν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）。
[0035] 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 应提尚等级。
[0036] 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。
[0037]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.
[0038] 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。
[0039] 表1盾构隧道渗漏水等级及划分标准
[0040]
[0041 ]表2盾构隧道管片裂损等级及划分标准
[0042]
[0043]表3盾构管片错台等级及划分标准 [0044]
[0046] 表4盾构隧道纵向不均匀沉降等级及划分标准
[0047]
[0048] 表5盾构隧道横断面变形危害等级及划分标准
[0049]
丨_0]~表6盾构隧道结构区段^全状态等级及划分标准 '
[0051]
[0052] 表7盾构隧道结构整体安全状态等级及划分标准
[0053]
[0055]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
[0058]
[0059] 表9实施例1某区段上行线盾构隧道结构整体安全评估
[0060]
【主权项】
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2 15mm，B级为10mm 2纵缝错 台>8mm或者15mm 2环缝错台> 12mm，C级为61111]1<纵缝错台< 8mm或者9mm<环缝错台< 12mm，D级为4臟<纵缝错台< 6mm或者61111]1<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P < 300m，B级为300m<P < 1200m，C级为1200m<P < 8000m，D级为8000m<P<15000m，E级为15000m，其中，P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80臟<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% 〇10.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，Π 级为不含一级结构 区段且二级结构区段所占比例大于?ο%，m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%。
【文档编号】G06F17/50GK105863670SQ201610362225
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】周顺华, 肖军华, 季昌, 狄宏规, 何超, 陈翰, 司金标
【申请人】同济大学