CN108062450B - 高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法 - Google Patents

高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法，包括以下步骤：获取隧道沿线历年沉降速率等值线图、沉降速率纵断面图、获取校正后的多年平均沉降速率V、确定N年总沉降量修正系数γN、获得深度h以下地层区域沉降占比ξh、计算获得N年隧道预测区域沉降值、获取隧道轨面最大调整高度△HN、确定隧道断面净空尺寸。本发明首次***性提出隧道工程区域地面沉降及隧道沉降预测、线路纵断面拟合、差异沉降条件下的隧道断面设计方法，有效解决了长距离线性地下工程穿越区域沉降严重段落甚至沉降漏斗区的问题，避免了因区域差异沉降导致的隧道病害及侵限问题，真正实现新建隧道工程的百年设计。

Description

高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法
技术领域
本发明属于高铁隧道设计领域，具体涉及一种高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法。
背景技术
高铁、铁路、城市隧道、地铁属线性工程，穿越范围内各地区地层差异较大，区域沉降特性各异。隧道工程多为天然基础，结构依附于地层，在未受外界其他因素干扰情况下，其多年沉降与区域沉降趋势相近。近年来国内铁路及地铁运营里程激增，随着运营年限的增加，区域差异沉降诱发隧道结构变形，导致隧道侵限、开裂、破损、渗漏水等病害多发，不但大幅增加运营维保费用，部分线路已影响列车舒适度，严重时可能危及列车运营安全。
目前国内外对区域沉降已有一定的研究，但大多数集中于地面线或高架线路，对于地下线的研究成果较少，而隧道工程在设计使用年限（100年）内对区域差异沉降的适应性及应对方法尚无***性的研究。
因此，***研究隧道工程穿越区域地面沉降严重、差异沉降显著段落的设计方法是必要的，而且是紧迫的。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法。
本发明的技术方案是：一种高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法，包括以下步骤：
（ⅰ）获取隧道沿线历年沉降速率等值线图、沉降速率纵断面图
采集隧道沿线一定时间段内InSAR数据，采用PS-InSAR的方法进行形变信息提取，采用ArcGIS滤波处理异常点，进行矢量拼接，获取隧道沿线历年沉降速率等值线图、沉降速率纵断面图。
（ⅱ）获取校正后的多年平均沉降速率V
在步骤（ⅰ）基础上，采用区域水准点监测数据进行校正，筛除因周边外部作业引起的地面沉降，获取校正后的多年平均沉降速率V。
（ⅲ）确定N年总沉降量修正系数γN
根据校正后的多年平均沉降速率进行沉降预测，通过历年沉降数据分析确定N年总沉降量修正系数γN。
（ⅳ）获得深度h以下地层区域沉降占比ξh
通过区域深层水准点分层沉降监测数据，获取该地区不同埋深地层对区域地面沉降贡献度，进而获得深度h以下地层区域沉降占比ξh。
（ⅴ）计算获得N年隧道预测区域沉降值
按照如下公式进行计算：
△HN总=ξh×γN×（V×N）
其中：
△HN总为N年隧道预测总沉降量；
ξh 为深度h以下地层区域沉降占比；
γN为N年总沉降量修正系数；
V 为经校正后的多年平均沉降速率；
N为预测年限。
（ⅵ）获取隧道轨面最大调整高度△HN
基于隧道初始线路纵断面轨面高程，叠加多年隧道区域沉降预测值，依据线路调线调坡原则进行线路纵断面拟合，获取隧道轨面最大调整高度△HN。
（ⅶ）确定隧道断面净空尺寸
如果隧道断面净空尺寸不满足要求，应在设计阶段适当加大轨面最大调整高度，确保隧道在设计使用年限范围内满足净空要求。
所述步骤（ⅰ）中一定时间段的期限不低于五年。
步骤（ⅶ）中分别预测N=30年、60年、100年的隧道沉降及轨面最大调整高度。
在接触网设计使用年限30年内，轨面最大调整高度应△H30小于等于△H1，其中△H1为设计预留高度。
在轨道设计使用年限60年内，轨面最大调整高度应△H60小于等于△H1、△H2之和，所述△H2为柔性接触网改刚性接触网优化高度。
在隧道设计使用年限100年内，轨面最大调整高度应△H100小于△H1、△H2、△H3之和，所述△H3为道床及轨下结构优化高度。
当隧道断面净空尺寸不满足上述要求时，应在设计阶段适当加大△H1、△H2、△H3。
本发明首次***性提出隧道工程区域地面沉降及隧道沉降预测、线路纵断面拟合、差异沉降条件下的隧道断面设计方法，有效解决了长距离线性地下工程穿越区域沉降严重段落甚至沉降漏斗区的问题，避免了因区域差异沉降导致的隧道病害及侵限问题，真正实现新建隧道工程的百年设计。
附图说明
图1 是本发明中InSAR监测沉降速率等值线图；
图2 是本发明中InSAR获取沉降速率纵断面图；
图3 是本发明中水准点年均沉降历时曲线图；
图4 是本发明中校正后的沉降速率纵断面图；
图5 是本发明中地面沉降层位分析示意图；
图6 是本发明中隧道累积沉降量预测图；
图7 是本发明中线路纵断面拟合示意图；
图8 是本发明中隧道断面净空校核示意图。
具体实施方式
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1~8所示，一种高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法，包括以下步骤：
（ⅰ）获取隧道沿线历年沉降速率等值线图、沉降速率纵断面图
采集隧道沿线一定时间段内InSAR数据，采用PS-InSAR的方法进行形变信息提取，采用ArcGIS滤波处理异常点，进行矢量拼接，获取隧道沿线历年沉降速率等值线图、沉降速率纵断面图。如图1、图2所示。
（ⅱ）获取校正后的多年平均沉降速率V
在步骤（ⅰ）基础上，采用区域水准点监测数据进行校正，筛除因周边外部作业引起的地面沉降，获取校正后的多年平均沉降速率V。如图3、图4所示。
（ⅲ）确定N年总沉降量修正系数γN
根据校正后的多年平均沉降速率进行沉降预测，通过历年沉降数据分析确定N年总沉降量修正系数γN。
基于特定算法对历年沉降数据进行拟合，在预测时应考虑沉降速率的不均匀性以及沉降叠加相互影响。
（ⅳ）获得深度h以下地层区域沉降占比ξh
地面沉降的实质是松散地层的压缩固结，由于地层埋深、参数、有效应力变化不同，需开展地面沉降层位分析工作。
通过区域深层水准点分层沉降监测数据，获取该地区不同埋深地层对区域地面沉降贡献度，进而获得深度h以下地层区域沉降占比ξh。如图5所示。
（ⅴ）计算获得N年隧道预测区域沉降值
按照如下公式进行计算：
△HN总=ξh×γN×（V×N）
其中：
△HN总为N年隧道预测总沉降量；
ξh 为深度h以下地层区域沉降占比；
γN为N年总沉降量修正系数；
V 为经校正后的多年平均沉降速率；
N为预测年限。如图6所示。
（ⅵ）获取隧道轨面最大调整高度△HN
基于隧道初始线路纵断面轨面高程，叠加多年隧道区域沉降预测值，依据线路调线调坡原则进行线路纵断面拟合，获取隧道轨面最大调整高度△HN。
所述△HN为叠加区域沉降后轨面实际位置与拟合纵断面轨面位置差值。如图7所示。
（ⅶ）确定隧道断面净空尺寸
如果隧道断面净空尺寸不满足要求，应在设计阶段适当加大轨面最大调整高度，确保隧道在设计使用年限范围内满足净空要求。如图8所示。
所述步骤（ⅰ）中一定时间段的期限不低于五年。
步骤（ⅶ）中分别预测N=30年、60年、100年的隧道沉降及轨面最大调整高度。
在接触网设计使用年限30年内，轨面最大调整高度应△H30小于等于△H1，其中△H1为设计预留高度。
在轨道设计使用年限60年内，轨面最大调整高度应△H60小于等于△H1、△H2之和，所述△H2为柔性接触网改刚性接触网优化高度。
在隧道设计使用年限100年内，轨面最大调整高度应△H100小于△H1、△H2、△H3之和，所述△H3为道床及轨下结构优化高度。
当隧道断面净空尺寸不满足上述要求时，应在设计阶段适当加大△H1、△H2、△H3。
所述N=30年为接触网设计使用年限，所述N=60年为轨道设计使用年限，所述N=100年为隧道设计使用年限。
本发明以InSAR数据、水准点监测数据为依据，通过对隧道工程沿线区域沉降及差异沉降进行预测，结合预测结果及原始设计对线路纵断面进行拟合，对由于差异沉降导致的轨面竖向调整高度，给出相应的隧道断面设计方法。
本发明首次***性提出隧道工程区域地面沉降及隧道沉降预测、线路纵断面拟合、差异沉降条件下的隧道断面设计方法，有效解决了长距离线性地下工程穿越区域沉降严重段落甚至沉降漏斗区的问题，避免了因区域差异沉降导致的隧道病害及侵限问题，真正实现新建隧道工程的百年设计。

Claims (7)

1.一种高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
(ⅰ)获取隧道沿线历年沉降速率等值线图、沉降速率纵断面图
采集隧道沿线一定时间段内InSAR数据，采用PS-InSAR的方法进行形变信息提取，采用ArcGIS滤波处理异常点，进行矢量拼接，获取隧道沿线历年沉降速率等值线图、沉降速率纵断面图；
(ⅱ)获取校正后的多年平均沉降速率V
在步骤(ⅰ)基础上，采用区域水准点监测数据进行校正，筛除因周边外部作业引起的地面沉降，获取校正后的多年平均沉降速率V；
(ⅲ)确定N年总沉降量修正系数γN
根据校正后的多年平均沉降速率进行沉降预测，通过历年沉降数据分析确定N年总沉降量修正系数γN；
(ⅳ)获得深度h以下地层区域沉降占比ξh
通过区域深层水准点分层沉降监测数据，获取不同埋深地层对区域地面沉降贡献度，进而获得深度h以下地层区域沉降占比ξh；
(ⅴ)计算获得N年隧道预测区域沉降值
按照如下公式进行计算：
△HN总＝ξh×γN×(V×N)
其中：
△HN总为N年隧道预测总沉降量；
ξh为深度h以下地层区域沉降占比；
γN为N年总沉降量修正系数；
V为经校正后的多年平均沉降速率；
N为预测年限；
(ⅵ)获取隧道轨面最大调整高度△HN
基于隧道初始线路纵断面轨面高程，叠加多年隧道区域沉降预测值，依据线路调线调坡原则进行线路纵断面拟合，获取隧道轨面最大调整高度△HN；
(ⅶ)确定隧道断面净空尺寸
如果隧道断面净空尺寸不满足要求，应在设计阶段适当加大轨面最大调整高度，确保隧道在设计使用年限范围内满足净空要求。
2.根据权利要求1所述的高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法，其特征在于：所述步骤(ⅰ)中一定时间段的期限不低于五年。
3.根据权利要求1所述的高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法，其特征在于：步骤(ⅶ)中分别预测N＝30年、60年、100年的隧道沉降及轨面最大调整高度。
4.根据权利要求3所述的高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法，其特征在于：在接触网设计使用年限30年内，轨面最大调整高度应△H30小于等于△H1，其中△H1为设计预留高度。
5.根据权利要求4所述的高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法，其特征在于：在轨道设计使用年限60年内，轨面最大调整高度应△H60小于等于△H1、△H2之和，所述△H2为柔性接触网改刚性接触网优化高度。
6.根据权利要求5所述的高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法，其特征在于：在隧道设计使用年限100年内，轨面最大调整高度应△H100小于△H1、△H2、△H3之和，所述△H3为道床及轨下结构优化高度。
7.根据权利要求6所述的高铁隧道穿越区域内地面沉降严重区的设计方法，其特征在于：当隧道断面净空尺寸不满足在隧道设计使用年限100年内，轨面最大调整高度应△H100小于△H1、△H2、△H3之和，所述△H3为道床及轨下结构优化高度的要求时，应在设计阶段适当加大△H1、△H2、△H3。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030080835A (ko) * 2002-04-11 2003-10-17 에스케이건설 주식회사 터널 막장 전방의 이상지반 예측방법
CN102506809A (zh) * 2011-11-23 2012-06-20 中铁第一勘察设计院集团有限公司 高速铁路运营维护阶段结构变形观测与数据处理方法
CN104794363A (zh) * 2015-05-06 2015-07-22 铁道第三勘察设计院集团有限公司 单洞双线大直径铁路盾构隧道掘进施工定位方法
CN106649931A (zh) * 2016-09-26 2017-05-10 浙江大学城市学院 一种矩形顶管隧道施工工后地表沉降计算方法
CN106759546A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 重庆邮电大学 基于改进多变量灰色预测模型的基坑变形预测方法及装置
CN107060778A (zh) * 2017-06-15 2017-08-18 中铁十局集团第五工程有限公司 穿越超高层建筑群回填区隧道施工方法
CN107314749A (zh) * 2017-07-10 2017-11-03 安徽理工大学 基于激光测距原理的地铁隧道变形实时监测与预警***
CN107506953A (zh) * 2017-10-12 2017-12-22 北京蓝尊科技有限公司 一种采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101115039B1 (ko) * 2009-08-21 2012-03-07 한국과학기술연구원 자기터널접합 디바이스 및 그 제조 방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030080835A (ko) * 2002-04-11 2003-10-17 에스케이건설 주식회사 터널 막장 전방의 이상지반 예측방법
CN102506809A (zh) * 2011-11-23 2012-06-20 中铁第一勘察设计院集团有限公司 高速铁路运营维护阶段结构变形观测与数据处理方法
CN104794363A (zh) * 2015-05-06 2015-07-22 铁道第三勘察设计院集团有限公司 单洞双线大直径铁路盾构隧道掘进施工定位方法
CN106649931A (zh) * 2016-09-26 2017-05-10 浙江大学城市学院 一种矩形顶管隧道施工工后地表沉降计算方法
CN106759546A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 重庆邮电大学 基于改进多变量灰色预测模型的基坑变形预测方法及装置
CN107060778A (zh) * 2017-06-15 2017-08-18 中铁十局集团第五工程有限公司 穿越超高层建筑群回填区隧道施工方法
CN107314749A (zh) * 2017-07-10 2017-11-03 安徽理工大学 基于激光测距原理的地铁隧道变形实时监测与预警***
CN107506953A (zh) * 2017-10-12 2017-12-22 北京蓝尊科技有限公司 一种采矿塌陷地环境修复辅助决策信息获取方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A new method for predicting ground settlement caused by twin-tunneling under-crossing an existing tunnel;Lai, Hongpeng 等;《ENVIRONMENTAL EARTH SCIENCES》;20171130;第76卷(第21期);第31-35页 *
深圳富水地区限排型城市隧道的结构安全性研究;高翔 等;《路基工程》;20170630(第3期);第726:1-12页 *
盾构隧道结构长期沉降研究综述;张震;《城市轨道交通研究》;20170331;第16卷(第3期);第135-140页 *

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