城市地铁隧道击穿安全影响分析及其应对措施

研究目的:近年来,各地轨道交通隧道受外部作业影响导致被击穿的情况越来越多,对轨道交通安全运营造成严重威胁,虽然各类隧道被击穿情况不尽相同,但在隧道衬砌安全影响分析与结构补强处理等方面存在很多相同之处,需尽快明确各类修补措施的优缺点并提出改进方案,建立标准化处理措施,确保既有线安全运营。研究结论:(1)将隧道上半断面碎裂情况按区分类,拱顶左右30°范围为内侧受拉区域(Ⅰ区),拱腰以上40°范围为内侧受压区域(Ⅲ区),隧道中心线两侧30°~50°范围为内侧拉压转换区域(Ⅱ区);(2)小范围破损时,隧道短期内可基本维持稳定,但会逐渐引起隧道上方地层荷载模式的转变,可能导致隧道拱顶区域内力值急剧增加、管片裂缝宽度显著增大,宜尽快对破损位置进行修补;(3)明确了常用洞内外修补措施的优缺点与结构加固原则:小范围碎裂应以洞内修补为主,给出了洞内钢板粘贴加固方法及其关键技术;大范围碎裂可考虑基于竖井(或基坑)的洞外修补方法,提出了基于上尖下圆拱形转换构件的竖井方案,将竖井内回填土竖向荷载最大程度转化为水平向荷载;(4)竖井洞外修补方案,管片破碎至竖井开挖阶段,拱顶弯矩增大、轴力减小,影响结构安全;管片破碎修复部位,在回填土荷载作用下,内力(弯矩)可能出现翻转,由内侧受拉转变为外侧受拉,可能会加剧管片内侧裂缝或局部碎裂现象;(5)本研究成果可用于各类隧道结构的修补或加固处理。