郑州地区暗挖地铁区间下穿高速公路安全性影响分析

2016-08-15闫洪波河南理工大学河南焦作454150郑州市轨道交通有限公司郑州450000

山东工业技术 2016年16期

闫洪波（1.河南理工大学，河南焦作 454150；2.郑州市轨道交通有限公司，郑州 450000）

闫洪波1，2
（1.河南理工大学，河南焦作 454150；2.郑州市轨道交通有限公司，郑州 450000）

由于外界环境、工程造价等相关因素的影响，地铁建设工程必须穿越高速公路或建筑物，地下施工对高速公路造成的影响成为新的工程研究课题。本文从郑州地区暗挖地铁区间下穿高速公路为着力点，在分析高速公路变形指标基础上，对施工中高速公路移动变形、路面沉降等现象进行探析，确保实现工程施工的稳定安全。

暗挖地铁；下穿；高速公路；安全

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.106

1　前言

（1）课题研究背景。城市化的迅猛发展以及人口的剧增，造成城市交通拥挤堵塞，进一步促进城市地下空间的建设及发展。地下空间的综合性利用对周围岩土体易造成不利影响，不仅扰动岩土体，导致地层应力向四周分布，还造成地层移动，产生不同程度的位移现象。郑州地区人口剧增，城市化发展迅速，交通是一重大问题，为了解决交通压力，修建地铁成为缓解城市交通压力的主要途径。地铁的修建技术呈现复杂性，若不能消除位移就容易导致地表开裂、建筑物倾斜、桥梁沉陷、高速公路产生裂缝等现象，影响交通的正常运行。为了确保地铁工程的正常施工，应着重分析研究城市地铁施工对高速公路影响的变形现象，结合数据分析，对其进行风险评估，加强对郑州地区地铁施工的监测，确保高速公路在地铁施工建设的安全稳定运营。

（2）国内外研究现状。对于地铁施工存在的风险，国内外研究学者进行一系列相关研究，在其风险研究评估方面取得一定的成果。而对于高速公路路基路面稳定性评价并没有针对性研究，多采用预计法、解析法、数值模拟，依据暗挖地铁区间对高速公路的影响，分析数据及检验、评估安全状况，研究高速公路变形指标，分析其安全性影响，确保地铁的正常施工以及高速公路的安全行驶。

2　暗挖地铁施工引起的地层移动及变形

（1）地铁暗挖施工。暗挖法主要是指施工直接在岩土体内部开挖，不需要挖开地面，采用地下挖洞的方式在岩土体内部挖出相应的所需空间，而后进行修筑衬砌，直至建筑对象成形。地铁采取暗挖法进行施工，会引起岩土体局部应力得以释放，造成地层损失以及岩土体向周围分散移动时引起地表沉降与变形现象。暗挖地铁区间穿越城市地下空间，其地表建筑物、管道、桥梁、高速公路等会发生移动与变形，当产生变形的数值大于一定规范限度时，会对建筑物等造成严重破坏，影响人民生命财产安全。当暗挖地铁区间下穿高速公路时，应注重高速公路所承受允许的变形指标，将其控制在一定范围内，以确保对高速公路行车安全不受影响，减少不必要的工程开支，降低工程造价成本。（2）暗挖地铁区间引起的移动与变形。暗挖地铁区间，无论采用哪种方式施工建造，都不能完全消除工程暗挖对于地表产生的影响。由于暗挖地铁，造成地层的局部损失，周围岩土体为了弥补地下空间的损失产生移动，从而引起地表移动变形。暗挖地铁区间产生的影响是指在采用暗挖法开挖地铁时，周围岩体或地表产生移动变形的现象，地面发生沉降后呈现盆状，土体应力发生相关改变，岩土体固结变形，导致地层隆起或沉降现象的发生，影响地表建筑物、桥梁、高速公路等的正常运行。

3　高速公路安全性监测

暗挖地铁区间下穿高速公路，对其安全性产生一定的影响，需要对高速公路进行监测并采集数据，分析处理所得数据，依靠正确信息反映暗挖地铁施工方法及成果的有效性，确保施工的高质量高水平。

（1）高速公路监测的必要性。对高速公路监测主要是监测高速公路的沉降现象、倾斜、变形等，依据不同的地质地形条件，由整体出发并逐渐扩散至局部，加强高速公路路基以及局部预计变形区域增加监测点，加强监测频率，明确监测路径和人员时间，加强监测的精准度以及控制标准，确保高速公路正常运营以及及时解决存在的变形问题，预防暗挖地铁所带来的不利影响，确保高速公路的安全稳定运行。（2）主要监测对象。暗挖地铁在施工过程中，常因开挖的岩土体较薄弱，或是受到地质条件的影响，致使高速公路路基的支撑力度下降，降低高速公路的稳定性，破坏土体的稳定平衡，极易加快岩体裂缝的发展，破坏岩体的平衡稳定以及坚固性，发生路基沉降变形现象，严重破坏高速公路路基的安全稳定以及交通的正常运行。（3）监测数据分析。监测数据是准确掌握建筑物安全状况的重要依据。暗挖地铁施工场地狭小复杂，对于水平位移、沉降现象等相关因素的监测极易发生误差，需要结合周围实际环境变化以及地铁施工进展，检验监测数据，并分析影响高速公路产生变形的发展现象。由于外部环境出现异常情况造成位移数据有所变化，需要结合暗挖地铁施工的实际情况，具体问题具体分析，得出准确性的监测数据，有效获取高速公路变形发展，并提前预防高速公路变形沉降现象的发生。

4　郑州地区暗挖地铁区间下穿高速公路安全性影响分析结论

暗挖地铁区间下穿高速公路施工，打破岩土体固有的稳定性，破坏原有的应力平衡状态，导致周围岩土体发生移动变形。郑州地区暗挖地铁区间下穿高速公路，容易造成高速公路路基、桥梁桥墩等设施的移动变形，破坏高速公路的安全性，影响交通的正常运营。高速公路稳定性指标分为四个风险等级，暗挖地铁施工时，对郑州地区高速公路进行针对性监测，而后所得监测数据，应以该稳定性指标为标准，了解高速公路的监测精度要求、原则、内容、范围等，考虑异常值并对其进行成因分析，评价高速公路的稳定性评估，还原实际变形规律，预防高速公路移动变形，确保郑州地区暗挖地铁以及高速公路的安全运行。