[00147519]城市轨道交通工程区域地面沉降风险防控关键技术

本项目以北京市轨道交通建设为背景,分析总结了在地面沉降区开展地铁建设所需要解决的关键问题。作为首次在北京地区开展系统的地面沉降对轨道交通工程影响的研究工作,本项目通过建立地面沉降精密水准监测网、GPS监测网、地质勘探网以及地下水位监测网,有计划、分频次对监测网进行复测,获取地面沉降与隧道结构的监测数据。在此基础上,分析地面沉降的发展规律及其成因机理,对沉降预测方法以及地面沉降对隧道交通工程影响的评估方法进行深入研究,预测地下水以及地面沉降的发展趋势,分析地面沉降对城市轨道交通的不利影响,提出控制及规避措施。获得了“多层地下水交替开采条件下软硬交互沉积土层的中长期地面沉降及地下结构差异沉降的工程实用预测方法”、“盾构隧道纵向弯曲刚度的确定方法”以及“地面沉降对城市轨道交通评价”等3项关键技术,形成了一套城市轨道交通工程地面沉降风险评价与防控关键技术 （一）构建了城市复杂环境下重大基础实施地面沉降立体化监测网络,针对北京地区交互沉积土层,建立了多层地下水动态变化条件下地面沉降及地下结构差异沉降的工程实用预测方法,提出了城市轨道交通工程规划与设计“两阶段”地面沉降风险评估体系。获得计算机软件著作权1项。 （二）基于地铁结构的变形监测数据的分析,揭示了地面沉降影响下地铁结构的变形特征与机理,发现了隧道在变形过程中纵向刚度的非线性特征,提出了分析地面沉降对隧道结构影响的刚度等效连续化模型分析方法。获得发明专利1项。 （三）系统研究了城市轨道交通工程应对区域地面沉降的结构与构造措施,首次针对城市地面沉降区轨道交通建设,从线路和结构两方面形成了成套设计要点,涵盖盾构管片选型措施、坡度设计措施、限界措施、结构加强措施等,成功解决了地面沉降发育区轨道交通建设的难题,通过多条地铁线的成功建设与多年运营,证明了系统措施的有效性。 本项目不仅为北京东部沉降区进行城市轨道交通建设提供了重要的技术支撑,还进一步提升了地铁施工下的环境影响安全控制技术水平,也将对未来在地面沉降区进行城市轨道交通和其他基础设施的建设提供借鉴示范。目前研究成果已在北京地铁、城际铁路联络线、地下管廊等工程中进行了广泛应用,具有重要的理论和实践意义,未来应用前景广阔,促进了城市建设和经济发展,获得了显著的社会效益和环境效益。具体体现在： （一）社会、环境效益： (1为北京平原区城市轨道交通的地质灾害评价与防控提供了技术保障。项目成果的应用提高了轨道交通的地面沉降灾害防控能力,提高了城市精细化管理水平,保障城市建设与运营安全,创造了良好的社会效益。 （2）建立的地面沉降立体化综合监测网络,实现了高时效、高精度与精细化的地面沉降监,为区域地面沉降灾害调查、防控及研究提供准确数据保障。 （3）研究建立的交互沉积土层、多层地下水动态变化条件下的地面沉降分析方法,能够可靠预测沉降发展趋势,提高风险防控的针对性与可实施性。 （4）针对城市地面沉降区轨道交通建设,形成了一套轨道交通地面沉降防空设计要点,成功解决了地面沉降发育区轨道交通建设的难题。 （5）项目研究与实践培养了一批技术骨干,获得了多项具有自主知识产权的技术,推动了我国城市轨道交通地质灾害风险评价与防控技术的进步。 （二）技术经济效益： （1）项目成果应用于多条北京地铁线与城际铁路联络线工程,最大限度的规避了地面沉降可能造成的轨道变形,地下隧道结构的开裂,影响地铁的安全运营,维护费用增加,工程的使用年限缩短等问题,节约相关处置预算约2000万元。 （2）项目成果还在多项地下管廊工程中进行了应用,规避管廊结构变形过大损坏,维护费用增大等问题,节约相关处置预算约200万元。