地铁隧道盾构施工地面沉降风险评价与沉降量预警研究
发布时间：2021-01-26 09:43
在地铁隧道施工过程中,盾构法施工由于其机械化程度高、土层适用范围广、施工进度快等优点被广泛采用,但盾构施工刀盘切削土体时,势必会对地层产生扰动,严重时将会引起不同程度的地面沉降。当地面沉降过大时,不仅会对施工安全造成影响,同时也会危及周边建筑物以及地下管线。所以,如何更为有效的进行地面沉降风险评价、实现盾构掘进地面沉降量的超前预警是目前地铁盾构施工过程中急需解决的问题。论文以成都地铁8号线机场快速路站益新大道站区间工程（以下简称机益区间）为背景,对土压平衡盾构施工过程中地面沉降风险因素进行识别,建立风险评价指标体系和定量化风险评价模型,同时,采用智能算法建立地面沉降预测模型,并在预测模型的基础上进行地面沉降预警系统的设计,所做工作对于丰富盾构施工风险管理体系具有重要的理论与实践意义。主要的研究内容和研究成果如下:（1）根据地铁盾构施工工序繁杂且沉降影响因素较多的特点,选择WBS-RBS风险识别法对地面沉降风险因素进行全面的识别,最终确定5个一级风险因素,36个二级风险因素。同时,为了消除各个风险因素之间的相关性和信息重叠,采用主成分分析法对风...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：117 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地铁施工事故数、伤亡人数趋势图
西安建筑科技大学硕士学位论文11.绪论1.1课题研究背景及意义1.1.1课题研究背景随着我国城市化进程的加快，大量人口涌入城市，给原本就存在一定交通压力的大中型城市带来了更加严峻的交通状况，这不仅给人民的交通出行带来了巨大的不便，同时也严重限制了城市的经济发展效率。城市地铁作为轨道交通的一部分，具有安全、快速、准时、运营量大且不占用有限的地上空间等特点，已经成为许多城市缓解交通压力的首要选择[1]。然而，地铁施工属于隐蔽工程，施工过程中的不可预见因素多，施工技术难度大，导致施工过程中安全事故频发，这不仅增加了工程成本延误了工程进度，给人们的生命和财产造成巨大的损失，同时，也会造成恶劣的社会影响[2]。通过网络检索、企业访问以及文献查阅等方式对2003~2018年我国地铁建设事故进行统计发现[3-5]：地面沉降塌陷是所有事故中发生概率最大、损失最严重的事故类型，沉降塌陷发生之后不仅会造成隧道结构的破坏，同时，也会引起地表建筑物/构筑物的倾斜以及地下管线的断裂。实践证明，地面沉降塌陷是地铁施工过程中很多事故的征兆，且由施工所引起的地面沉降是不可能完全消除的，区别只是沉降程度的不同。因此，只有在充分了解工程地质等施工环境，选择先进的施工工艺以及合理的掘进参数的基础上加强施工风险管理，才能阻止风险进一步转化为事故。在此背景下，将地铁隧道施工过程中地面沉降风险作为研究对象，通过寻找地面沉降风险因素、探索定量化沉降风险评价方法、构建沉降量预测模型、设计地面沉降预警系统，对控制风险预防工程事故的发生具有很强的理论和现实意义。图1.1地铁施工事故数、伤亡人数趋势图图1.2地铁施工事故发生部位
西安建筑科技大学硕士学位论文2图1.32003年—2018年地铁项目施工事故类型统计1.1.2课题研究意义在目前地铁工程日益增多，且地面建筑物和构筑物越来越密集，地下管线越来越复杂的情况下，地铁隧道施工的风险也会随之增大，同时对地面沉降的控制必须更加严格，本文通过对地铁隧道施工过程中的地面沉降风险进行相应研究，其主要意义如下：（1）有利于科学决策，减少地铁隧道施工地面沉降事故发生由于地铁隧道施工时影响地面沉降的风险因素比较复杂，地面沉降控制会比较困难，通过对地面沉降风险影响因素进行全面的识别，并探索定量化的沉降风险评价方法，能够从更加专业、准确的角度制定有效的风险控制措施和应急预案。同时，在风险处理过程中体现了一种积极主动的态度，能够有效降低沉降事故发生的概率并降低各方面的损失。（2）完善现有隧道施工风险管理理论传统的工程风险管理存在一定的弊端，对于盾构施工地面沉降的风险控制也只是在沉降发生后采取相应的加固措施，本文通过建立沉降预测模型并进行沉降预警系统的设计，利用历史监测数据对施工过程中的沉降量进行预测和预警，以预防性、动态性的管理方式来代替传统事后补救的风险管理方式，能够丰富风险管理理论，提高地铁隧道施工风险管理水平。（3）能够为类似工程项目风险管理提供借鉴不仅在地铁盾构施工建设，在其他类似的复杂项目中（如煤矿、大坝监测、核电站等），也可以使用本文的思路，通过风险评价、风险预测、风险预警和响应进行风险的控制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PSO-RBF神经网络的海战场电磁态势预测[J]. 杨洁,程晓健,穆彦斌. 现代电子技术. 2019(03)
[2]宁波滨海软土地铁盾构隧道地表沉降效应与数值模拟研究[J]. 王小军,蒋勇,王文笛,韩凯吉,毛志鹏. 路基工程. 2018(04)
[3]基于熵权二维云模型的深基坑施工风险评价[J]. 王景春,张法. 安全与环境学报. 2018(03)
[4]盾构施工对地表沉降的数值模拟分析[J]. 朱荣军,席培胜,王枫,沈晨. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]基于主成分分析的GA-SVM地表沉降预测模型[J]. 韩冰,袁颖. 中国科技论文. 2018(09)
[6]基于iS3平台的岩体隧道信息精细化采集、分析与服务[J]. 朱合华,武威,李晓军,陈建琴,黄贤斌. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[7]基于突变理论的盾构下穿危旧房屋及河流段风险评价与控制方法研究[J]. 胡长明,张文萃,陆征宇,梅源. 安全与环境学报. 2017(04)
[8]软土地层地铁盾构施工风险可拓评估方法研究[J]. 胡长明,陆征宇,梅源,张文萃,张钰. 安全与环境学报. 2017(01)
[9]2002--2016年我国地铁施工安全事故规律性的统计分析[J]. 李皓燃,李启明,陆莹. 都市快轨交通. 2017(01)
[10]富水圆砾地层盾构下穿火车站股道沉降控制技术研究[J]. 谢雄耀,王强,刘欢,李军,齐勇. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
博士论文
[1]地铁隧道施工风险机理研究[D]. 游鹏飞.西南交通大学 2013
[2]北京地铁盾构施工沉降风险机理研究及评价模型构建[D]. 黄俐.中国矿业大学(北京) 2012
硕士论文
[1]地铁隧道施工安全风险评估及其应用研究[D]. 梁宏浩.西南交通大学 2017
[2]基于改进QPSORBFNN法在形变预测中的应用研究[D]. 缪志伟.成都理工大学 2017
[3]基于支持向量机的盾构施工地表沉降预警系统研究[D]. 宋臻.江西理工大学 2017
[4]邻近既有地铁的深基坑施工安全风险评估与预测研究[D]. 张方.西安建筑科技大学 2017
[5]地铁盾构施工安全风险评价研究[D]. 赵雅云.石家庄铁道大学 2017
[6]地铁隧道盾构法施工安全风险管理研究[D]. 蔡正.中国矿业大学 2016
[7]一种粒子群法优化径向基函数的预测模型在汽车轮辐成形中的应用[D]. 孙腾.广西大学 2015
[8]地铁盾构施工地面沉降风险分析[D]. 张青英.华中科技大学 2015
[9]基于改进PSO-RBF神经网络的气温预测模型[D]. 陈广.兰州大学 2015
[10]郑州地铁2号线区间隧道盾构施工风险管理研究[D]. 杨珍.兰州交通大学 2015
本文编号：3000890
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：117 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地铁施工事故数、伤亡人数趋势图
西安建筑科技大学硕士学位论文11.绪论1.1课题研究背景及意义1.1.1课题研究背景随着我国城市化进程的加快，大量人口涌入城市，给原本就存在一定交通压力的大中型城市带来了更加严峻的交通状况，这不仅给人民的交通出行带来了巨大的不便，同时也严重限制了城市的经济发展效率。城市地铁作为轨道交通的一部分，具有安全、快速、准时、运营量大且不占用有限的地上空间等特点，已经成为许多城市缓解交通压力的首要选择[1]。然而，地铁施工属于隐蔽工程，施工过程中的不可预见因素多，施工技术难度大，导致施工过程中安全事故频发，这不仅增加了工程成本延误了工程进度，给人们的生命和财产造成巨大的损失，同时，也会造成恶劣的社会影响[2]。通过网络检索、企业访问以及文献查阅等方式对2003~2018年我国地铁建设事故进行统计发现[3-5]：地面沉降塌陷是所有事故中发生概率最大、损失最严重的事故类型，沉降塌陷发生之后不仅会造成隧道结构的破坏，同时，也会引起地表建筑物/构筑物的倾斜以及地下管线的断裂。实践证明，地面沉降塌陷是地铁施工过程中很多事故的征兆，且由施工所引起的地面沉降是不可能完全消除的，区别只是沉降程度的不同。因此，只有在充分了解工程地质等施工环境，选择先进的施工工艺以及合理的掘进参数的基础上加强施工风险管理，才能阻止风险进一步转化为事故。在此背景下，将地铁隧道施工过程中地面沉降风险作为研究对象，通过寻找地面沉降风险因素、探索定量化沉降风险评价方法、构建沉降量预测模型、设计地面沉降预警系统，对控制风险预防工程事故的发生具有很强的理论和现实意义。图1.1地铁施工事故数、伤亡人数趋势图图1.2地铁施工事故发生部位
西安建筑科技大学硕士学位论文2图1.32003年—2018年地铁项目施工事故类型统计1.1.2课题研究意义在目前地铁工程日益增多，且地面建筑物和构筑物越来越密集，地下管线越来越复杂的情况下，地铁隧道施工的风险也会随之增大，同时对地面沉降的控制必须更加严格，本文通过对地铁隧道施工过程中的地面沉降风险进行相应研究，其主要意义如下：（1）有利于科学决策，减少地铁隧道施工地面沉降事故发生由于地铁隧道施工时影响地面沉降的风险因素比较复杂，地面沉降控制会比较困难，通过对地面沉降风险影响因素进行全面的识别，并探索定量化的沉降风险评价方法，能够从更加专业、准确的角度制定有效的风险控制措施和应急预案。同时，在风险处理过程中体现了一种积极主动的态度，能够有效降低沉降事故发生的概率并降低各方面的损失。（2）完善现有隧道施工风险管理理论传统的工程风险管理存在一定的弊端，对于盾构施工地面沉降的风险控制也只是在沉降发生后采取相应的加固措施，本文通过建立沉降预测模型并进行沉降预警系统的设计，利用历史监测数据对施工过程中的沉降量进行预测和预警，以预防性、动态性的管理方式来代替传统事后补救的风险管理方式，能够丰富风险管理理论，提高地铁隧道施工风险管理水平。（3）能够为类似工程项目风险管理提供借鉴不仅在地铁盾构施工建设，在其他类似的复杂项目中（如煤矿、大坝监测、核电站等），也可以使用本文的思路，通过风险评价、风险预测、风险预警和响应进行风险的控制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PSO-RBF神经网络的海战场电磁态势预测[J]. 杨洁,程晓健,穆彦斌. 现代电子技术. 2019(03)
[2]宁波滨海软土地铁盾构隧道地表沉降效应与数值模拟研究[J]. 王小军,蒋勇,王文笛,韩凯吉,毛志鹏. 路基工程. 2018(04)
[3]基于熵权二维云模型的深基坑施工风险评价[J]. 王景春,张法. 安全与环境学报. 2018(03)
[4]盾构施工对地表沉降的数值模拟分析[J]. 朱荣军,席培胜,王枫,沈晨. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]基于主成分分析的GA-SVM地表沉降预测模型[J]. 韩冰,袁颖. 中国科技论文. 2018(09)
[6]基于iS3平台的岩体隧道信息精细化采集、分析与服务[J]. 朱合华,武威,李晓军,陈建琴,黄贤斌. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[7]基于突变理论的盾构下穿危旧房屋及河流段风险评价与控制方法研究[J]. 胡长明,张文萃,陆征宇,梅源. 安全与环境学报. 2017(04)
[8]软土地层地铁盾构施工风险可拓评估方法研究[J]. 胡长明,陆征宇,梅源,张文萃,张钰. 安全与环境学报. 2017(01)
[9]2002--2016年我国地铁施工安全事故规律性的统计分析[J]. 李皓燃,李启明,陆莹. 都市快轨交通. 2017(01)
[10]富水圆砾地层盾构下穿火车站股道沉降控制技术研究[J]. 谢雄耀,王强,刘欢,李军,齐勇. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
博士论文
[1]地铁隧道施工风险机理研究[D]. 游鹏飞.西南交通大学 2013
[2]北京地铁盾构施工沉降风险机理研究及评价模型构建[D]. 黄俐.中国矿业大学(北京) 2012
硕士论文
[1]地铁隧道施工安全风险评估及其应用研究[D]. 梁宏浩.西南交通大学 2017
[2]基于改进QPSORBFNN法在形变预测中的应用研究[D]. 缪志伟.成都理工大学 2017
[3]基于支持向量机的盾构施工地表沉降预警系统研究[D]. 宋臻.江西理工大学 2017
[4]邻近既有地铁的深基坑施工安全风险评估与预测研究[D]. 张方.西安建筑科技大学 2017
[5]地铁盾构施工安全风险评价研究[D]. 赵雅云.石家庄铁道大学 2017
[6]地铁隧道盾构法施工安全风险管理研究[D]. 蔡正.中国矿业大学 2016
[7]一种粒子群法优化径向基函数的预测模型在汽车轮辐成形中的应用[D]. 孙腾.广西大学 2015
[8]地铁盾构施工地面沉降风险分析[D]. 张青英.华中科技大学 2015
[9]基于改进PSO-RBF神经网络的气温预测模型[D]. 陈广.兰州大学 2015
[10]郑州地铁2号线区间隧道盾构施工风险管理研究[D]. 杨珍.兰州交通大学 2015
本文编号：3000890
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