地鐵盾構(gòu)施工引起的地表沉降預(yù)警預(yù)測(cè)分析

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1、第一章緒論1．1研究背景改革開放以來，中國(guó)經(jīng)濟(jì)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，各大主要城市的人口不斷增加，城市中心圈不斷擴(kuò)大，交通越來越擁堵，地面空間不斷被壓縮，產(chǎn)生了諸如“北京“‘廣州”這樣的堵城。最近幾年熱炒的城鎮(zhèn)化更加劇了這一現(xiàn)象的發(fā)展。為此決策者們提出了發(fā)展地下空間這一思路，并很快被全國(guó)各大城市所接受，中國(guó)進(jìn)入了一個(gè)地下空間發(fā)展的高峰期。自2008年以來，中國(guó)汽車工業(yè)的迅速崛起，汽車成本不斷降低，越來越多的人選擇購(gòu)買私家車出行，使不斷惡化的交通情況雪上加霜。為此人們想到發(fā)展軌道交通，如北京市為代表的地下鐵道和以重慶市為代表的輕軌。由

2、于輕軌在高架橋上運(yùn)行，速度低，掛載車廂少，導(dǎo)致運(yùn)力受到很大的制約，無法滿足大城市的要求。因此發(fā)展地下鐵道成了世界上大城市解決交通擁堵問題的最好辦法。尤其是2008年以來，國(guó)家在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面的投資不斷增加，地鐵建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)高峰期。2012年發(fā)改委更是批了太原、蘭州、烏魯木齊、石家莊、廈門、常州等新興城市以及北京、廣州、深圳等城市的地鐵項(xiàng)目總計(jì)7007．7億元，投資規(guī)模為歷年之最。地鐵建設(shè)為一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)工程，其投資回報(bào)率低，安全風(fēng)險(xiǎn)高，專業(yè)性要求高、特種設(shè)備多，導(dǎo)致安全事故時(shí)有發(fā)生，建(構(gòu))筑物、管線遭到破壞。如2013年1月

3、28日，廣州地鐵在建工程6號(hào)線文化公園站在建工地附近發(fā)生大面積塌陷，導(dǎo)致3棟房屋陷入地下，道路被毀。造成極大的經(jīng)濟(jì)損失與政治影響。針對(duì)這次事故第三方監(jiān)測(cè)單位的監(jiān)測(cè)報(bào)告上并沒有產(chǎn)生預(yù)警，而廣州地鐵應(yīng)急平臺(tái)通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析產(chǎn)生速率預(yù)警，但是由于施工方、監(jiān)理方的不重視而無上報(bào)導(dǎo)致悲劇的發(fā)生。導(dǎo)致這些事故發(fā)生的原因主要有以下幾點(diǎn)：(1)地質(zhì)條件復(fù)雜。廣州地處廣東省中南部，珠江三角洲中北緣，丘陵地帶。西江、北江、東江三江匯合處，瀕臨中國(guó)南海，因此地質(zhì)條件復(fù)雜，常被人稱為中國(guó)的地質(zhì)博物館。地鐵施工在這樣的地質(zhì)情況下難免發(fā)生事故。(2)現(xiàn)場(chǎng)

4、施工人員安全意識(shí)不強(qiáng)，施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)造假，導(dǎo)致沒有及時(shí)預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。監(jiān)理也無法核實(shí)數(shù)據(jù)真實(shí)性，第三方監(jiān)測(cè)預(yù)警信息無法及時(shí)傳達(dá)到管理方。2第一章緒論(3)預(yù)警處置制度不完善，第三方監(jiān)測(cè)單位北京城建院的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中累積變形值并無預(yù)警，但變形速率已經(jīng)產(chǎn)生紅色預(yù)警，這在傳統(tǒng)的報(bào)表中并沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)。根據(jù)大連地鐵的經(jīng)驗(yàn)，連續(xù)三天的速率預(yù)警往往預(yù)示著大的坍塌將要發(fā)生。自從新奧法引入中國(guó)以來，信息化施工在中國(guó)各大城市的地鐵建設(shè)發(fā)揮越來越重要的作用。地下工程施工正在走向信息化施工時(shí)代，即在施工期過程中，監(jiān)測(cè)人員將前方地質(zhì)情況與地表的監(jiān)測(cè)情況及

5、時(shí)反饋給施工技術(shù)人員，施工技術(shù)人員根據(jù)反饋的結(jié)果不斷調(diào)整施工方案與參數(shù)，確保安全可靠，經(jīng)濟(jì)劃算。其關(guān)鍵在于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)處理，及時(shí)回饋，及時(shí)修正，真正將施工跟設(shè)計(jì)聯(lián)合起來成為動(dòng)態(tài)回饋調(diào)整的過程。目前大多的地下工程時(shí)刻處于趕工期狀態(tài)，監(jiān)測(cè)跟施工并沒有動(dòng)態(tài)的銜接起來，主動(dòng)溝通渠道不暢，也沒有被動(dòng)的溝通方式。因此建立基于信息化系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是迫在眉睫的事情。然國(guó)內(nèi)外城市軌道交通工程施工安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)主要基于經(jīng)典的變形理論公式與數(shù)學(xué)模型，由于城市軌道交通工程為地下工程，地質(zhì)條件復(fù)雜，不同的城市地質(zhì)條件差異大，對(duì)周邊環(huán)境造成的影

6、響也相差很大，傳統(tǒng)的基于理論公式與數(shù)學(xué)模型的預(yù)警技術(shù)對(duì)于不同城市軌道交通工程施工的普適性不強(qiáng)。因此，開展基于實(shí)際工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的“自適應(yīng)”監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)，提高監(jiān)測(cè)預(yù)警的準(zhǔn)確性與針對(duì)性，是當(dāng)前城市軌道交通工程施工亟需解決的問題。針對(duì)監(jiān)測(cè)預(yù)警模型方面，國(guó)內(nèi)外大都是基于數(shù)學(xué)方法的預(yù)警，或者是考慮地質(zhì)條件、工法條件下經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析方法得到的預(yù)測(cè)參考值，尚無關(guān)于基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，具有“自適應(yīng)”功能的預(yù)警模型的研究成果；針對(duì)城市軌道交通工程施工監(jiān)測(cè)預(yù)警信息系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)大都是針對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、分析與報(bào)表管理系統(tǒng)，尚無基于監(jiān)測(cè)預(yù)警模型，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警預(yù)測(cè)功

7、能的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。國(guó)家住建部發(fā)布了《城市軌道交通安全保障體系研究綱要》，其明確規(guī)劃了城市軌道交通安全研究的重點(diǎn)：建立和完善安全政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、軌道交通安全評(píng)級(jí)體系與方法、建立城市軌道交通安全監(jiān)測(cè)、預(yù)警信息管理系統(tǒng)。本課題正是基于以上要求開展研究，分析了盾構(gòu)施工引起的地表沉降規(guī)律、回歸了預(yù)警模型，研發(fā)了適合廣州地鐵使用的預(yù)警預(yù)測(cè)管理系統(tǒng)。1．2研究意義地鐵在巖層內(nèi)施工，必定造成地層損失，引發(fā)地表沉降，進(jìn)而造成地面建筑物或者管線的變形破壞，從而引發(fā)經(jīng)濟(jì)糾紛與信訪事件的發(fā)生。第一章緒論本文提出一種基于信息系統(tǒng)的地表沉降預(yù)警預(yù)測(cè)方

8、法，使工程實(shí)際人員能夠準(zhǔn)確的判定某位置的施工期沉降或者最終沉降，進(jìn)而采取適當(dāng)?shù)拇胧┌咽鹿实陌l(fā)生的概率降到最低。管理人員采用與本系統(tǒng)結(jié)合的智能終端能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)信息與監(jiān)測(cè)信息完美的結(jié)合起來，使信息溝通更加暢通。系統(tǒng)業(yè)主管理人員利用該可以及時(shí)的查看各線路、標(biāo)段、工點(diǎn)的安全狀態(tài)，查看預(yù)