运营隧道结构监测技术以及健康安全评价体

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1、I1绪论1.1研究背景随着我国城市化进程越来越快，城市建设的快速发展，城市规模持续扩大以及城市人口的聚集增长，许多大城市存在着人口集聚、建筑空间狭小、交通拥挤、城市绿化减少、环境污染加重等诸多问题，其中交通阻塞问题在我国很多城市尤为突出。一方面为了适应经济与社会的发展，必须加强城市集约化程度和提高效率才能；另一方面由于城市建设长足发展，使得城市中心可供利用的地面面积越来越少。要解决城市建设与土地资源短缺的矛盾，从而促进城市的可持续发展和环境保护，合理地开发利用城市地下空间资源，大力发展城市地下交通工程是一条非常有效的解决这

2、些问题的途径。城市地下交通工程不同于高架道路，它不影响城市景观，噪音、震动等环境污染较小。目前地下运行的地铁、交通隧道、各种市政地下隧道等为城市地下交通工程的重要组成部分，对缓解交通拥堵、提高城市效率、提升城市现代化水平发挥着巨大的作用。其中地铁项目的建设在我国日趋广泛，数量和规模都在成倍扩大。目前我国有28个城市有城市轨道交通在建或运营，其中12个城市已有城市轨道交通运营线路，预计到2014年底拥有运营线路达1600公里，比去年增加200多公里。在建城市轨道交通线路约1400公里，预计"十二五"末，我国城市轨道交通运营里

3、程将拥有3000多公里运营线路，全国城市规划交通总投资将达万亿元。到2020年，我国将有40个城市建设地铁，总规划里程达7000公里，是目前总里程的4.3倍。自第一条地铁建成并投入运营以来，世界的地铁建设历史己经近150年。纵观这一百多年来，世界各地城市的发展经验，大力采用快速轨道交通系统，是完城巿客运这项艰巨任务的有效手段。但同样地，地铁也成为一个危及范围最广以及事故伤害率较高建设项目之一，表1-1列举了近十年来我国主要的运营地铁隧道结构安全事故[1,2]。55表1-12001年至2012年我国运营隧道结构安全事故统计表

4、地点事故类型事故后果时间台北地铁淡水线士林站轨道结构裂缝降速，停摆2001-05-22台湾高雄捷运线大勇路隧道渗水50栋建筑物塌方2004-05-29台湾高雄捷运线临海路结构渗水、渗沙4栋居民楼塌陷2004-08-09广州地铁4号线新造站隧道坠物2人死亡,1人重伤2005-11-03北京苏州街地铁10号线结构裂缝，塌方6人死亡2007-03-02广州地铁5号线结构涌水无2007-01-17深圳龙岗区地铁3号线隧道模板坍塌3人死亡,2人受伤2008-04-01杭州地铁1号线湘湖站基坑坍塌21人死亡,24人受伤2008-11-

5、15深圳地铁3号线隧道内管道破裂100多户居民撤离2009-03-05西安地铁1号线洒金桥站坍塌2人死亡2009-08-02天津地铁3号线解放站北路结构透水地面楼体裂缝2009-09-23深圳地铁5号线上水径站山体滑坡/塌方1人失踪2009-10-1大连地铁201标段坍塌1人死亡2011-03-10大连地铁211标段坍塌无2011-08-29上海地铁12号线坍塌5人死亡,18人受伤2012-12-31这些突发的事故不但引起重大的人员伤亡和财产损失，更对社会化造成了极坏的极坏影响，并且造成了不同程度的恐慌，因此得到了各国政府

6、及科研机构的高度重视。其中，运营地铁隧道结构安全，尤其是人们关注的焦点。理论上讲，经过合适的设计、施工和维护管理，地铁工程应具有良好的承载性、耐久性以及与耐久性相匹配的使用寿命。然而，由于地铁隧道内自身结构复杂而特殊，在长期运营过程中将受到各种因素的影响，诸如地质、地形条件，水文条件，气候条件等及设计、施工、运营过程等，最终导致在使用过程中出现各种各样的病害。地铁隧道的病害不仅会对隧道结构的稳定性产生破坏，降低了其使用过程中可靠性与安全性，这会极大地影响了隧道作为快捷、安全交通运输通道的功能，与此同时，由于未达隧道结构设计

7、的基准期就需要大修，也会额外耗费国家大量的资金，这些并不符合建设隧道的初衷[3]。隧道，特别是长大隧道的建设需要巨大投资。越来越多的隧道管理养护单位开始重视如何科学有效地养护这些隧道，并在使用过程中维持合理的服务水平。为了确保隧道使用安全，保障人民生命、国家财产安全，对运营隧道结构健康安全问题开展系统深入的研究，具有重要的学术价值和现实意义。551.2研究目的我国各类地铁隧道正在如火如荼的进行。隧道跨度越来越大，长度越来越长，埋深也越来越深，隧道结构也变得越来越多样化，而伴随着地铁隧道的长期运营，在长期的使用条件与所处自然

8、环境的双重作用下，隧道内由于结构的原因而发生的安全性事故越来越多，这不仅要求精确严密的计算理论和先进的施工技术，同时也对隧道建成后的安全维护提出更高的要求。本文通过借鉴近年来兴起的地铁隧道结构健康监测，主要达到以下两个目的：一是针对运营隧道结构形式、施工方法和所处环境等工程特点，构筑长期监控及隧道健康安