岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (2): 552-562.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0437

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

基于C-V-T模型的盾构穿越既有桥梁施工风险评估

阮永芬1,张虔1,乔文件2,裴利华3,闫明2,郭宇航2   

  1. 1. 昆明理工大学 建筑工程学院,云南 昆明 650500;2. 中铁二十局集团第五工程有限公司,云南 昆明 650000; 3. 中铁四院集团西南勘察设计有限公司,云南 昆明 650206
  • 收稿日期:2022-04-03 接受日期:2022-08-02 出版日期:2023-02-10 发布日期:2023-02-17
  • 通讯作者: 张虔,男,1998年生,硕士研究生,主要从事隧道工程方面的研究。E-mail: zq17863055748@163.com E-mail:rryy64@163.com
  • 作者简介:阮永芬,女,1964年生,博士,教授,主要从事岩土与隧道工程研究方面的教学及科研工作。
  • 基金资助:
    中铁二十局集团第五工程有限公司科研计划项目(No. CR2005-5-JS-2021-009)。

Construction risk assessment of shield crossing existing bridge based on C-V-T model

RUAN Yong-fen1, ZHANG Qian1, QIAO Wen-jian2, PEI Li-hua3, YAN Ming2, GUO Yu-hang2   

  1. 1. Faculty of Civil Engineering and Mechanics, Kunming University of Science and Technology, Kunming, Yunnan 650500, China; 2. No.5 Engineering Corporation Limited of China Railway 20th Bureau Group, Kunming, Yunnan 650000, China; 3. Southwest Survey and Design Co., Ltd., of China Railway Fourth Institute Group, Kunming, Yunnan 650206, China
  • Received:2022-04-03 Accepted:2022-08-02 Online:2023-02-10 Published:2023-02-17
  • Supported by:
    This work was supported by the Scientific Research Project of No.5 Engineering Corporation Limited of China Railway 20th Bureau Group (CR2005-5-JS- 2021-009).

摘要: 由于城市轨道交通建设逐年增多,新建隧道与既有桥梁间冲突愈发明显。针对盾构隧道穿越既有桥梁施工风险问题,基于系统思想引入C-V-T模型将待评工程风险划为后果严重性(C)、既有桥梁系统脆弱性(V)与新建隧道系统威胁性(T),构建致灾-承灾-灾后三系统风险评估流程。引入双因素突变理论并建立三级指标体系,得出既有桥梁突变级数,以定量表达脆弱性。采用交互矩阵衡量新建隧道指标间交叉影响,给出指标-系统权法,并利用多维云及正向发生器优化算法,客观表达多定量指标与定性概念间复杂映射关系及转换态势,以提升T值准确性。明确了后果严重性分级标准,给出三系统风险评估结果耦合方法,由此构建盾构穿越既有桥梁施工风险综合评估模型。将该模型应用于昆明地铁5号线穿越怡心桥工程风险评估中,评估结果与工程实际情况吻合,施工监测数据验证了评估模型的合理性、规范性与适用性。该研究成果有效保证了施工期间桥梁安全与正常使用,可为近似工程提供借鉴与参考。

关键词: 隧道工程, 风险评估, 多维云, 盾构穿越, 突变理论, 交互矩阵

Abstract: As urban rail transit construction increases year by year, conflicts between new tunnels and existed bridges become increasingly obvious. Aiming at the risk assessment problem of shield tunnel crossing the existing bridge construction, and based on the system idea, we introduce the C-V-T model to classify the engineering risk into consequence severity, which is called C; the vulnerability of the existing bridge system, which is called V; and the threat of the new tunnel system, which is referred to as T, so as to construct a three-system risk assessment process of disaster-causing, disaster-bearing and post-disaster. By introducing the two-factor catastrophe theory to establish a three-level index system, we obtain the catastrophe progression of the existing bridge to express its vulnerability. In order to improve the accuracy of T-value, we use the interaction matrix to measure the cross influence between the indicators of the new tunnel, and then give the indicator-system weight method. Finally, introducing the complex mapping relationship and transformation situation between the quantitative indicators and qualitative concepts to express multi-dimensional cloud and forward generator optimization algorithm objectively. Additionally, we clarify the consequence severity grading criteria, by which defining the direct economic loss, the surrounding environmental loss and human casualty, give the coupling method of the three system risk assessment results, and thus build a comprehensive assessment model for the construction risk of shield crossing existing bridges. We apply the proposed model to the risk assessment of Yixin Bridge Crossing Project of Kunming Metro Line 5, which shows that the evaluation results match with the actual situation of the project. The construction monitoring data also verifies the rationality, standardization and applicability of this model.

Key words: tunnel engineering, risk assessment, multidimensional cloud, shield crossing, mutation theory, interaction matrix

中图分类号: 

  • U 455
[1] 崔光耀, 麻建飞, 宁茂权, 唐再兴, 刘顺水, 田宇航, . 超大矩形顶管盾构隧道近接下穿高铁施工 加固方案对比分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 414-424.
[2] 董建华, 徐斌, 吴晓磊, 连博, . 隧道分级让压支护作用下围岩 弹塑性变形全过程解析[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2123-2135.
[3] 李鹏飞, 勾宝亮, 朱萌, 高晓静, 郭彩霞. 基于镜像法的隧道地表沉降时间效应计算方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 799-807.
[4] 雷勇, 李鹏甲, 刘泽宇, 李金朝, 胡伟. 岩溶区穿越溶洞基桩屈曲临界荷载计算方法 与试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(12): 3347-3356.
[5] 金爱兵, 王杰, 陈帅军, 李海, . 基于不同粒径分布尾砂的充填体强度及 损伤特性研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(11): 3083-3093.
[6] 袁帅, 冯德旺, 张森豪, 邢运鹏, 柯尊启, . 考虑水力参数空间变异性的盾构 隧道开挖面稳定性分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(11): 3153-3162.
[7] 刘轩廷, 陈从新, 刘秀敏, 夏开宗, 张褚强, 王田龙, 王月, . 充填开采下顶板−间柱支撑体系的突变失稳分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2461-2471.
[8] 宋战平, 郭德赛, 徐甜, 华伟雄, . 基于非线性模糊层次分析法的TBM 施工风险评价模型研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1424-1433.
[9] 徐晓冬, 孙光华, 姚旭龙, 梁学健, 邵陆航, . 基于能量耗散与释放的充填体失稳 尖点突变预警模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3003-3012.
[10] 杜文杰, 盛谦, 付晓东, 汤华, 陈贺, 杜宇翔, 周永强, . 地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2461-2469.
[11] 周子涵, 陈忠辉, 王建明, 张凌凡, 年庚乾. 爆破荷载作用下露天矿边坡稳定性的突变研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 849-857.
[12] 严健, 何川, 晏启祥, 许金华. 雀儿山隧道冰碛地层冻胀力原位测试及计算分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3593-3602.
[13] 于 正, 杨龙才, 张 勇, 赵 伟, . 考虑地层变异特征一致性的围岩变形不确定性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1947-1956.
[14] 严 健, 何 川, 汪 波, 蒙 伟, . 高地温对隧道岩爆发生的影响性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1543-1550.
[15] 周子涵, 陈忠辉, 张凌凡, 年庚乾, 王建明, 焦兴飞. 基于能量原理的露天矿边坡开挖稳定性突变研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4881-4889.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .