[01508679]地铁隧道施工引起地表沉降机理与建(构)筑物损害预警理论及控制技术

地铁工程一般在城市中修建,其隧道施工过程中,必然穿越城市中既有建（构）筑物,存在着一定的风险。隧道开挖过程中,会引起隧道上覆岩土层应力的重新分布,从而引起上覆岩土层变形和地面沉降,进而可能会使建（构）筑物产生不均匀沉降,这就必然造成既有建（构）筑物的损坏,甚至影响其安全和使用寿命。 系统研究了地铁隧道施工引起地表沉降的模式、特征和规律,改进了概率积分法以其适合岩质隧道施工引起地表沉降的预计,研究建立了“应力扩散-分层固结”的计算模型和计算方法,实现了软弱地层盾构隧道施工引起地表沉降的计算;建立了 “应力扩散-围岩拱弯沉”的计算模型,提出了 “应力转换-分步加固”的隧道支护理论,应用张量分析和能量转换理论计算分析了“应力转换-分步加固”中的应力转换过程。行使了地铁隧道施工穿越风险控制的六大研究过程和施工工序：（1）施工前的沉降预测;（2）施工中的沉降监测;（3）地表沉降损害预警;（4）隧道施工沉降控制;（5）施工中地面预加固;（6）施工后地面久加固。实现了地铁隧道施工引起地表沉降损害安全预警与有效控制,成功推广应用到青岛、重庆、乌鲁木齐等地的地铁建设工程中,取得良好效果。 具体研究要点包括如下几点： 1、理论研究： ①基于岩石地层的地铁隧道开挖施工,通过围岩变形、地表沉降的理论研究、试验研究、数值研究和监测研究,改进了概率积分法以其适合岩质隧道施工引起地表沉降的预计,基于软弱地层盾构隧道研究建立了“应力扩散-分层固结”、“应力扩散-围岩拱”的计算模型和计算方法;②通过通过理论建模、数值模拟和科学试验,研究地铁隧道开挖施工对建（构）筑物的损伤机理和规律,建立建（构）筑物沉降、变形预测模型,建立信息反馈、预警机制,实时为业主提供预测信息和各重点建（构）筑物的实施性控制方案;③研究提出了“应力转换-分步加固”的隧道支护理论,有效控制了地表沉降的损害。 2、标准制定：①研究制定一套科学合理的地表沉降控制标准和隧道施工变形控制标准及监测要求;②研究制定适合岩石地区的基于BIM的隧道工程施工引起地表沉降评估体系; 3、技术试制：研制了控制围岩变形和地表沉降的“应力转换-分步加固”控制技术和地铁隧道施工引起地表沉降区建筑物的与加固技术。