城市建设对地铁结构安全的影响分析

城市建设对地铁结构安全的影响分析

关键词:城市建设;地铁结构;安全

前言:随着我国经济的高速发展和地下空间建设理论和技术的不断完善,地铁以其速度快、运载能力大、污染小、充分提高地下空间利用率等优点,在城市交通系统中占有越来越重要的地位。总之,城市地下工程施工产生的地层变形及应力释放必然会对周边环境产生一定程度的扰动,所带来的矛盾和安全隐患也将更加突出,所以,加强研究城市建设对地铁结构安全影响分析具有重要的现实意义。

1城市轨道交通建设现状分析

我国城市单中心同心圆摊大饼式向外扩展模式的一个重要特点就是不停地拓宽马路,不停地增加城市道路面积。但是仅仅依靠增加道路面积仍然不能从根本上改善城市的交通状况。以北京为例,北京已经建成二环、三环,目前正规划四环、五环,市区道路面积年平均递增4%。但是新环修成不久,好景不长,道路依旧堵塞。这是因为北京民用机动车增加速度更快,年平均增加14.5%,自改革开放以来增至100多万辆,车流量年平均增长18%。由此可以看出,道路的生产速度始终跟不上汽车的生产速度。这是因为道路不能在流水线上生产,而汽车却从流水线上源源不断地生产出来。因此从城市可持续发展角度出发,要从根本上改善交通状况,更重要的是以交通结构的改变来促进城市结构的变化,使城市总体交通需求均衡。由此可以看出,我国大城市理想的城市结构应是多中心轴线式。

因为我国城市人口密集,内聚力很强,形成这种状况的一个重要原因就是没有快捷、安全、大容量的交通通道。一旦交通条件改变,制约因素消除,城市结构将会发生大幅度的改变,具有强大运输能力的轨道交通就能在城市结构变迁中充分发挥重要诱导作用。

2风险等级的判定和管理

2.1风险等级的划分标准

为了给穿越地铁施工方案选择等提供一定的依据,最大限度的降低新建地铁工程施工对轨道交通行车组织的影响,保证客运组织安全正常有序,提出相关风险应对的措施。风险识别主要是基于主动防护,是风险控制的基础,需要工作人员对工程现场进行深入分析,只有准确的识别出工程风险诱因,才能为后期风险控制提供出可靠地处置对象。首先,考虑当前地层环境下车站结构的内力,考虑三种假象的环境变化,车站结构下方将有隧道施工,车站结构相邻近的有地面建筑物兴建,地下水位的提升。对泵房排水数据、隧道内渗统计、长期沉降数据进行分析,结果表明在响应区段内的渗漏水比较严重,泵房的排水梁就增加,沉降的速率也增大。经过实践分析,风险等级划分主要是采用了两步走的方法,首先确定出基本风险的等级,其次是比较,看项目风险是否在可接受的范围内,确定出所评价项目是否可取。为有效的识别以上的风险,可以对施工影响范围内的既有桥梁进行全面调查,调查结果直接影响到后续工程安全风险的状态评估和风险应对措施的选取,所以调查必须是全面、科学、认真和仔细的。

2.2风险等级影响因素

按照风险分级的标准,把工程列入不同风险等级管理,对设计、施工、监理提出不同要求,

管理措施主要是指被动措施和主动措施。主动措施指的是新建地铁设计、施工,被动措施则是指轨道防护和第三方的监测,为合理的制定出沉降控制措施,需要评估工程施工风险的状态,在选取主动防护措施的过程中有的放失,并且采取有效地预防预案,在车站施工之前对既有桥梁影响进行风险等级的划分。经过多年建设经验分析得知,对于未来底层环境变化的忽视可能造成的工程失误,对于地铁工程、环境制约等因素的评价进行规划、选址、结构设计有着重要意义。因为盾构隧道和车站施工的差异性较大,它们对周围土体扰动程度、沉降特点也是不同的,所以极易在隧道和车站连接的为主出现沉降差异,产生接头的开裂、漏水和漏泥的问题。

3既有地铁变形机理研究

3.1既有地铁结构的变形和附加内力

随着地铁线路的不断开通,地铁形成了网络化运营格局,其有许多网络节点,一旦某条线路受到较大影响,就会影响到与其连接的换乘节点,从而影响整个网络的运输,地铁投入运营的线路越多。地铁施工邻近既有桥梁主动防护控制体系主要针对城市大断面險道穿越城市重要交通节点大型桥梁施工,重点考虑五个基本原则,重要性、合理性、主动性、过程控制、经济性。一般是把结构承受的各种外力乘以相应的分项系数进行荷载组合,然后进行结构计算。分项系数是针对每种荷载的概率分布及荷载效应组合的概率分布而定。地铁工程不仅对沉降状态极为重视,同时也很关心隧道的长期沉降预测,以便及时加强监测和釆取必要的工程措施。隧道长期沉降的预测方法,大致可分为理论解析法、数值分析法和经验方法。依据上述,可将主动防护控制体系分为风险识别、风险评估、沉降控制及变形监控四个阶段,其核心在于研究工程风险的发生、演化规律及相应的风险主动防控技术。在地铁运营网络上存在多处穿越工程同时进行,而其中一处或几处出现问题和事故,会导致整个轨道交通网络陷入混乱,地铁的网络化运营与大量的外部地下工程之间的关系将会更加复杂。其实质是通过对风险发生机制的科学判断,尽早识别风险来源及风险状态,并且通过主动防护技术的实施,将风险处置前移,实现在最佳的时机,以最小的代价,用最合理的方式控制工程安全风险的目的。

3.2变性因素分析

地铁施工不可避免的会对周围地层产生扰动,引起地层变形和沉降,地层的变形又会引起邻近桥桩的一系列反应,如沉降、侧向位移、附加应力等。桥桩的反应会进一步传递至上部结构,为了保证桥梁安全正常的工作,就必须限制桥桩的沉降变形和附加应力。

结束语:

总而言之,地下结构作为受力状态复杂的超静定结构,地层环境的改变对结构内力的影响需要具体问题具体分析,通过严密的科学计算找出各自的变化特点,以更好地适应未来工程环境的改变。

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