[发明专利]用于盾构下穿的安全管理系统

说明书

本发明涉及用于盾构下穿的安全管理系统，其能够在现场施工中布置用于采集能够表征结构物形变的特征参数的监控点，并建立监控中心，所述监控中心根据所述监控点反馈的监控数据输出能够用于评价结构物安全的实际安全评估。该系统能够基于数值分析结果在不同位置布置不同的监测点，用于能够有针对性的该位置实施监测，有利于对结构物的形变监控，从而能够对施工参数进行调节；并且能够根据数值分析的反应的应力/位移水平，布置不同监测密度/不同监测数量的监测点，实施对重点部位的重点监测。

本发明是申请号为201911091899.1，申请日为2019年11月11日，申请类型为发明，申请名称为一种盾构下穿的结构物的形变控制方法及评估系统的分案申请。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种用于盾构下穿的安全管理系统。

背景技术

作为城市地下空间的重要组成部分，城市地铁已经在我国获得了大规模的发展。除地下铁道外，各大城市都在相继建设各种城市公路隧道、铁路隧道、市政隧道、人防隧道和电力电缆隧道等地下隧道来解决日益严重的城市空间拥挤问题。但是，在城市建设隧道的过程中，由于地质条件和施工工艺的限制，盾构机掘进扔不可避免地会对周围环境产生扰动，从而危及邻近结构物(如地表的结构物、桩基、地下管线、基坑以及相邻的已建管道)的安全和正常使用。隧道周边的结构物的损害问题日益突出。

北京地铁是我国城市交通的象征之一，自1965年开始修建地铁起至今已经发展近55年，其发展规模大、发展速度快、修建技术水平取得革命性突破。北京地铁12号线是北三环线，是北京北部的加密线，其中三元桥站位于机场高速东侧。其中，西坝河站-三元桥站的设计走向为：沿北三环东路向东南敷设，左线以一组R-1200m反向曲线增大线间距至35m，从三元西桥两侧绕行通过，至机场高速路前左线以R-400m曲线、右线以R-400m曲线调整线路走向并缩小线间距至17.2m，下穿三元桥匝道桥后转向首都机场高速路东侧敷设，到达西坝河站。北京作为全国的政治文化中心、地铁开发建设的主要城市，盾构施工的安全效益显得尤为敏感和突出，因此，加强北京地铁盾构法施工风险管控和安全控制技术研究具有十分重要的意义，而且非常紧迫。

目前盾构施工管理基本建立了盾构施工危险源辨识、盾构施工系统进行风险评价以及盾构风险的系统科学控制；从业主到施工单位至下而上建立起在盾构施工过程中集中、垂直的风险管理体制和覆盖各盾构工程风险的全面风险管理体系，建立有效平衡风险与回报管理能力的企业内控和运行机制；从技术层面，依托现有盾构风险管控平台，可基本实现对盾构施工全过程的信息收集、处理及管控。但对于单条线路及某一标段而言，只能从信息平台读取其基本信息，且对于各类穿越风险源区只有平面位置关系，缺乏其空间关系、时间关系的补充。平台的功能主要依托现有监测数据的传输，尤其以沉降监控为例，需要大量的监测人员，且无法实现对穿越过程的预判预警，对于施工穿越过程的信息储备滞后

在盾构施工过程中，由于土体损失、周围孔隙水压变化及衬砌变形等，土体的原始应力重新分配，原有的土体平衡状态遭到破坏，导致地表发生下沉变形、倾斜变形、曲率变形、水平移动变形及非连续变形等。地表产生的移动和变形较大时，往往会引起地上或地下邻近结构物的开裂、沉降和倾斜等安全问题。例如，

一、盾构施工对地面结构物的影响主要表现为：

(1)地表沉降会使结构物产生整体下沉；

(2)不均匀沉降将导致地表倾斜，从而结构物容易产生结构破坏形成裂缝；

(3)土体变形会使地表形成曲面而产生曲率，地表曲率会造成结构物中部沉降大，端部沉降小，结构物中央部分悬空，端部受剪；

(4)结构物对地表拉伸变形比较敏感，当基础侧面受外向水平推力时，薄弱部位容易产生裂缝，同时门窗洞口产生变形、屋顶鼓起、纵墙或围墙产生褶曲。

二、盾构施工对地下管线的影响

(1)造成管道的横向弯曲和纵向弯曲，且横向弯曲的程度远大于纵向弯曲。