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城市隧道施工邻近结构监测新策略

Hyu-Soung Shiniquest;, Chang-Yong Kimiquest;, Kwang-Yeom Kimiquest;, Gyu-Jin Baeiquest;, Sung-Wan Hongiquest;

¹ Korea Institute of Construction Technology(KICT), ilsan, Kyeonggi, Korea

摘要

本文提出了一种新的策略，以确定城市隧道施工邻近位最佳位置的监测点和判断标准，标准是通过判断邻近隧道结构的重要结构点的沉降值是否关键来确定。通过考虑其几何形状和精确位置，对每个结构的位置和标准不同。 在某些监测点应用固定标准的常规监测方案也不可能直观地放置。 所提出的策略是通过结合所谓的智能隧道信息系统（ITIS）的迭代方案。 使用说明性示例描述迭代过程的细节。 在这个例子中，在最佳监测点给出了三种不同损伤水平下的沉降标准。

1.简介

随着公共交通工具的社会需求的增加，城市隧道建设大幅度出现，其中主要问题不仅仅是隧道本身的安全，还有隧道相邻结构的安全。 相邻结构的安全性是因隧道开挖引起的地面移动而影响。 迄今为止，该专题已经进行了深入研究（KICT，2000; Kim等，1998; Son，2003）。 通常，设计师会对相邻结构的地面运动和潜在的损坏做出预测，其中涉及诸如角度变形，偏转比等许多损伤参数（KICT，2000）。 当然也会对相邻结构进行监测，以评估隧道施工期间的损坏程度，监测点的数量可能因为经济原因等受到限制，但地面沉降和倾斜将定期监测。

在这种情况下，提出了一种新的战略，用于确定监测点的最佳位置以及各级评估标准。 这些信息是独立地为个体结构提供的。 该策略基于对各个步骤逐渐增加的地面沉降的结构进行评估的迭代过程，这些过程考虑到各个相邻结构的精确位置，几何形状和机械性质而自动进行。 下面是该策略如何工作的说明性例子。

2.策略

2.1最佳监测点的确定

监测点数量有限，该策略基于迭代方案试图确定可能发生最大沉降的最佳监测点。 考虑到地面沉降物的3D槽，槽的形状和数量将随隧道的前进施工而变化。结构变形将逐渐增长，从而导致其结构性损害在一定程度上逐步变化。可以通过在由结构组成的墙体的所有列的基础上自动计算三维结构来检查结构的逐渐变形。 来自结果可以在隧道进行的每个阶段计算出所有墙体的常规损伤参数。 三维理论背景沉降槽和ITIS可以在文献中找到（Kim，1998）。

用于确定最佳监测点A的示意图如图1所示。基于墙壁的损伤参数，可以选择其中一个墙壁，其中显示了几个挖掘阶段最关键的值，然后选择一侧的墙侧隧道作为结构的建议监测点。在结构变形的渐进预测中，应该先知道地面沉降槽三维方程中涉及到的最大沉降和拐点的初始值（Kim，1998）。这些值将被任意选择，该值应该足够大，以使至少一个墙壁有目的损坏。拐点可以通过1％〜3％的地面损失来确定。因而，本研究首先确定了大约6％地面损失假设下拐点的较大值，然后应用大约100〜200mm的大的最大沉降来进行自动逐步计算沉降强度。应注意，所选值应被确认为对监测点的确定不敏感。这一方面已经通过一些验证测试得到证实，这个本文不再赘述。

2.2给出沉降标准，以确定最佳监测点

如图1所示，可以根据上一章所述的方式确定最佳监测点的沉降标准。 目前的各种现有评估图可能涉及（Son，2003）。 在本研究中，采用横向应变与角度变形的评估图（Boscardin＆Cording，1989），其中可以通过所有变化阶段墙壁的一些线图进行考虑。 首先到达Boscardin图表中给出的损伤水平之间的界线之一可以很容易地被ITIS确定。 在确定的线上，达到损失水平边界计算阶段的沉降值成为边界内损害水平的沉降标准。 注意，相邻结构的某些监测点的沉降标准根据其几何特征和隧道轴的横向距离而变化。

3.说明性例子

这里提出的策略适用于班松地铁线的设计阶段。 通过对隧道施工附近的18个重要建筑物进行监测来尝试确定最佳的监测点以及不同损伤水平下的评价标准。 由于页面限制，本文仅给出了一个应用案例。 隧道现场的平面图如图2所示，其中本文件涉及的建筑物位于图2的第11部分。建筑物位置的简要描述在表1中给出。

图2.有关隧道的平面图

表1.预测和假设沉降参数与简短的现场描述

首先，通过使用ITIS系统（KICT，2000）预测了建筑物的最大沉降、拐点和破坏参数等定居点参数来进行安全性评估。 该预测通过从系统中可用的多个现场监视数据训练的神经网络进行。 预计的沉降参数在表1中给出。建筑物的位置和其墙壁通过施工阶段的损伤参数的变化也在图3中显示。

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