地铁隧道围岩安全性评价体系分析

地铁隧道围岩安全性评价体系分析

尹建波魏月

山东省地矿工程勘察院山东济南250021

摘要：地铁隧道围岩裂隙扩展威胁地铁正常运行的安全，到目前为止，针对地铁隧道定量化系统安全评价方法研究还比较少的背景下，文章对隧道围岩的安全性评价方法进行了系统的分析探讨，通过分析进一步完善了地铁隧道定量化安全评判标准，并提出了相应的安全评价方法，对地铁隧道围岩裂隙定量化安全评价具有借鉴意义。

关键词：地铁隧道围岩；裂隙；安全评价体系

地铁隧道建成以后，进入运营期，其围岩的安全稳定维护尤为重要。隧道围岩在进入使用期以后，随着时间的增加，其自身的质量缺陷逐渐得到显露，细小的缺陷如果不加以重视有可能继续发展影响到地铁运行的安全，所以对隧道围岩的安全性评价愈发重要。当前，对于隧道围岩围岩的安全性评价的研究主要有以下问题还没有得到解决：一是当前的安全性评价指标选取还不够合理；评价指标量化没有形成一个统一的标准；没有一个系统性评价理论。本文针对地铁隧道围岩破坏可能的原因，详细分析了量化安全评价体系建立以及评价方法，提出了具有借鉴意义的量化评价体系。

1评价指标体系建立

（1）隧道围岩评价指标的选取原则。在工程实际中，通常为了能够真实可靠的及时反映含裂隙隧道围岩开裂状态，我们通常遵循以下选取评价指标的原则：公正性、客观性、相对完备性以及可操作性原则。

（2）评价因素的分析。含裂隙地铁隧道围岩安全评价体系的建立最终要的工作是选取评价因素，本文通过咨询专家、有经验的工程技术人员以及查阅资料文献等方法，确定将隧道围岩的变形、裂隙、强度、厚度、空洞以及含水率等六种要素纳入安全评价体系。

（3）含裂隙隧道围岩安全评价等级的划分。根据《公路隧道养护技术规范》规定的公路隧道等级分类方法将公路隧道分为5类，这里地铁隧道围岩技术状况评价等级也可以划分为5类，第一类隧道围岩技术状况围岩全新状态，功能性完好；第二类围岩存在轻微破损，现阶段对行人、行车不会影响，但应进行监控或观测；第三类围岩存在破坏，可能危及行人、行车安全，应尽早采取措施；第五类围岩存在严重破坏，已经危及到行人、行车安全，必须立即紧急采取对策措施。

2隧道围岩技术状况评定

TLV（ij）为地铁隧道围岩第i类要素的得分，值域为0到100分，TDij为隧道围岩第i类要素，第j类检测指标扣分值；k为第i类指标出现扣分情况指标种类数；U、v、x、y为评价指标引入变量；i表示第i类评价要素；j表示第i类要素类别第j类检测指标。

（2）隧道围岩安全性评分，首先是权重确定。文章采用特菲尔专家评估法分析计算地铁隧道围岩权重的分配；其次是隧道围岩单元的安全性评价计分法。最后是地铁隧道围岩总体安全性评分根据所属单元评分最低值作为所研究隧道段总体安全评分。

3地铁隧道围岩裂隙安全评价

3.1围岩裂隙评价标准

当前关于隧道围岩安全性维护的规范主要有《公路隧道养护技术规范》、《公路养护技术规范》、《铁路桥隧建筑物劣化评价标准-隧道》，规范中对于地铁隧道围岩裂隙安全性评价的因素主要有裂隙的长度、宽度和深度以及裂隙的密度四个方面，从这四方面进行研究。当然，也存在一些尚未解决的问题：如分类标准不统一，相同的工程可能采用不同的评价标准，其分析结果又不一样；评价因素所指不统一，通常对围岩裂隙宽度和裂隙长度分析比较多，而分析裂隙深度方面比较少；综合性研究裂隙是否扩展比较少，往往评价结论没法形成一个系统全面的裂隙评价标准；一般的评价方法没有指出裂隙可能扩展走向，没有研究裂隙本身继续扩展的应力强度因子。本文基于《隧道围岩裂隙承载力有限元分析》并结合现场监测，对隧道围岩裂隙走向、深度对围岩自身承载力影响程度进行了分析。

3.2变形判断标准研究

地铁隧道围岩变形稳定性是评判隧道围岩安全性的重要因素之一。学者关树宝包括日本的《新奥法设计施工技术指南草案》中指出的技术标准，主要是针对隧道围岩稳定性评价提出的，《公路隧道养护技术规范》以及《公路养护技术规范》主要针对隧道二次围岩的施加以及后期维护提出的，虽然规范中有所涉及但最主要的还是针对定性类的分析，对围岩的安全技术性评判缺乏定量性评价方法，所以将对于围岩评价依据进行综合，可以形成量化稳定性判断依据[3]。

3.3地铁隧道围岩孔隙判断标准分析

在《公路工程竣工验收办法实施细则》中明确指出将含有孔隙的隧道围岩其孔隙长度超过3%，或者单个孔隙面积超过3m2划分到隧道围岩安全问题特别严重。可以看出含有孔隙围岩对于隧道围岩安全性的重要程度。围岩中孔隙的形成多是由于采用超挖施工，以及混凝土浇筑等产生的大小不一的各种孔隙，这些孔隙随着列车运行产生的震动，可能引起隧道围岩的开裂、失稳，影响围岩的安全。所以，对于可以便于使用的评判标准的需求日益突出，基于已有的研究结论和笔者经验，提出了有关孔隙判别标准供参考。

3.4渗水对隧道围岩的影响分析

《公路工程竣工验收办法实施细则》中将围岩渗水问题作为影响隧道围岩安全的重要问题之一。所以隧道围岩渗水应该受到工程技术人员的充分重视。关于隧道围岩渗水对隧道的安全性评价研究，主要是针对围岩自身材料来说的，主要是混凝土冻融破坏、钢筋腐蚀等，到现在为止已经取得了不少成果，部分成果已经形成了相关判断标准。已经形成的标准专一性比较强，没有形成综合统一的判断标准，将各种判断标准统一起来有利于实际应用。

4结语

文章对城市地铁隧道围岩的安全性进行了比较综合的分析，并根据地铁隧道围岩实际裂损情况进行了安全性评价，文章所得出的结论在一定程度上补充了地铁隧道围岩安全性判断方法，对地铁隧道的安全检测运营具有参考意义。

参考文献：

［1］陈强．隧道围岩裂损综述[J]．公路交通技术，2012（1）：78-82

［2］陈强.隧道围岩裂损承载力有限元分析[J].公路交通科技，2015（4）：125-129．

［3］关宝树.隧道工程维修管理要点集[D].北京工业出版社，1996.