地鐵盾構(gòu)隧道近接施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估方法研究

李曉斌，白海軍

(1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西渭南 714000；2.中鐵四局集團(tuán)有限公司第六工程分公司，陜西西安 710000)

0 引言

近年來(lái)，為滿(mǎn)足城市發(fā)展需要，城市軌道交通工程得以快速發(fā)展，產(chǎn)生了大量的地鐵盾構(gòu)工程(畢冉等，2016；施有志等，2019;孟建宇等，2020)。由于工程多建設(shè)于市政繁華地段，近接施工問(wèn)題日益突出，其中，近接既有隧道施工亦屬當(dāng)前研究熱點(diǎn)(劉亮等，2018；劉凱和歐小強(qiáng)，2019；王輝等，2019；張曉清等，2019；駱瑞萍等，2020；張慶闖等，2020)。目前，已有相關(guān)學(xué)者開(kāi)展了相應(yīng)研究，如張建(2014)分析了近接既有隧道施工過(guò)程的應(yīng)力規(guī)律；李巖松等(2014)、路平等(2014)則利用數(shù)值模擬研究了盾構(gòu)隧道對(duì)既有隧道的近接施工影響。已有研究多限于工程所處地質(zhì)條件的區(qū)域性特征，有必要進(jìn)一步結(jié)合具體工程實(shí)際開(kāi)展針對(duì)性研究。同時(shí)，結(jié)合工程實(shí)際，近接施工過(guò)程的變形監(jiān)測(cè)屬必要過(guò)程，開(kāi)展其變形規(guī)律分析具有重要意義，且為滿(mǎn)足施工過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)管控，開(kāi)展其近接施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估也顯得格外重要。張堅(jiān)等(2018)分析近接既有橋梁的樁基沉降風(fēng)險(xiǎn)；鄭余朝和李輝(2013)、李俊松和張興剛(2013)利用層次分析法構(gòu)建了盾構(gòu)近接施工的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。上述研究雖為近接施工的變形規(guī)律分析及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了一定的經(jīng)驗(yàn)積累，但也存在一定不足，如層次分析法具有一定的主觀(guān)性，難以完全客觀(guān)評(píng)價(jià)各類(lèi)近接影響因素。與之對(duì)應(yīng)，變形監(jiān)測(cè)成果是所有近接環(huán)境因素影響的綜合表現(xiàn)，以其為研究基礎(chǔ)具有明顯的優(yōu)越性。因此，該文以蘇州地鐵四號(hào)線(xiàn)近接既有文靈隧道段為工程背景，在其地表變形監(jiān)測(cè)成果統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上，先開(kāi)展地表變形規(guī)律分析，再通過(guò)多種判據(jù)綜合評(píng)估其近接施工風(fēng)險(xiǎn)，以期為其安全施工提供一定的理論指導(dǎo)。

1 基本原理

(1)基于近接施工段的地表變形監(jiān)測(cè)成果，開(kāi)展地表沉降的變形規(guī)律研究，以掌握地鐵盾構(gòu)近接施工的變形現(xiàn)狀。

(2)在構(gòu)建多類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)判據(jù)基礎(chǔ)上，開(kāi)展近接施工的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以便為其安全施工提供理論基礎(chǔ)。

據(jù)上述，該文涉及的理論方法主要為風(fēng)險(xiǎn)判據(jù)的構(gòu)建，且在其構(gòu)建過(guò)程中，應(yīng)充分考慮風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估判據(jù)的多樣性。單一風(fēng)險(xiǎn)判據(jù)難以保證評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而可通過(guò)多類(lèi)判據(jù)實(shí)現(xiàn)近接施工風(fēng)險(xiǎn)的綜合評(píng)估。同時(shí)，結(jié)合工程實(shí)際，多利用累計(jì)變形量和日變形速率來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警。因此，也利用兩者構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估判據(jù)，即累計(jì)變形判據(jù)和變形速率判據(jù)。

1.1 累計(jì)變形判據(jù)的構(gòu)建

在累計(jì)變形判據(jù)構(gòu)建過(guò)程中，又可將其細(xì)分為兩個(gè)方面，即相對(duì)變形判據(jù)和變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)。前者主要用于評(píng)價(jià)相應(yīng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的剩余變形空間，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有狀態(tài)評(píng)價(jià)，而后者主要用于評(píng)價(jià)相應(yīng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目后期的發(fā)展趨勢(shì)。

(1)相對(duì)變形判據(jù)的構(gòu)建

一般情況下，當(dāng)監(jiān)測(cè)變形達(dá)到一定值時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)破壞，即各類(lèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目存在極限位移值Sj，且該值與具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及監(jiān)測(cè)點(diǎn)相關(guān)。目前，多采用指數(shù)回歸(李賢和蔡林真，2019)來(lái)確定極限位移值Sj，其公式為：

y=a+be-ct

(1)

式(1)中：y為變形值；a、b、c為待擬合參數(shù)；t為時(shí)間變量。

當(dāng)時(shí)間變量t趨于無(wú)窮大時(shí)，式(1)的變形值趨近于定值a，且該值為極大值，進(jìn)而可將其作為極限位移值Sj。

同時(shí)，現(xiàn)有變形量St與極限位移值Sj間的差值越大時(shí)，說(shuō)明其剩余變形空間相對(duì)較大，穩(wěn)定性也相對(duì)越好，進(jìn)而可利用兩者比值構(gòu)建相對(duì)變形判據(jù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)Fr：

(2)

據(jù)式(2)，F(xiàn)r值越大，其風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)越高。因此，利用其實(shí)現(xiàn)相對(duì)變形判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是可行的。

(2)變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)的構(gòu)建

累計(jì)變形的變形發(fā)展趨勢(shì)評(píng)價(jià)常采用變形預(yù)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)，且鑒于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Generalized Regression Neural Network，GRNN)具有較強(qiáng)的非線(xiàn)性預(yù)測(cè)能力，進(jìn)而以其實(shí)現(xiàn)變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)條件下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(姚凱等，2019)。GRNN模型是一種改進(jìn)型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具有較快的收斂速度，已被廣泛應(yīng)用(楊洪軍等，2019；趙雪花等，2019；祝學(xué)昌等，2020)，限于篇幅，該文不再贅述其基本原理。值得指出的是，GRNN模型雖具有較多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定不足，如：隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)多依賴(lài)人為設(shè)定，缺乏客觀(guān)性；由于其收斂速度過(guò)快，易陷入局部極值。為切實(shí)保證預(yù)測(cè)精度，該文對(duì)兩類(lèi)缺點(diǎn)均進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化處理，即：

(1)隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)的優(yōu)化處理。在傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)過(guò)程中，多采用經(jīng)驗(yàn)公式確定隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)L(楊帆等，2018；賀華剛，2019；康會(huì)賓，2020)：

(3)

式(3)中：m、n為輸入、輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)。

結(jié)合該文實(shí)例，計(jì)算得到隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)經(jīng)驗(yàn)值為16，其優(yōu)化處理為：以隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)經(jīng)驗(yàn)值為中心，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)展，即將隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)取值范圍擴(kuò)展為10～22間的偶數(shù)節(jié)點(diǎn)，并對(duì)擴(kuò)展范圍內(nèi)的隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)均進(jìn)行試算研究，預(yù)測(cè)效果最優(yōu)者即為該文GRNN模型的隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)。

(2)避免陷入局部極值的優(yōu)化處理。由于果蠅算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA)具有較強(qiáng)的全局優(yōu)化能力，進(jìn)而利用其優(yōu)化GRNN模型，實(shí)現(xiàn)其避免陷入局部極值的優(yōu)化處理。但傳統(tǒng)FOA算法多以固定步長(zhǎng)進(jìn)行優(yōu)化，難以協(xié)調(diào)全局與局部搜索能力，為克服該問(wèn)題，多種群果蠅算法(簡(jiǎn)稱(chēng)：MFOA)應(yīng)運(yùn)而生(羅亦泳等，2016；盧國(guó)斌等，2017)，其能有效協(xié)調(diào)全局與局部搜索能力。該文利用MFOA算法對(duì)GRNN模型進(jìn)行優(yōu)化處理。

1.2 變形速率判據(jù)的構(gòu)建

在變形速率判據(jù)的構(gòu)建過(guò)程中，也將其分析過(guò)程細(xì)分為兩方面，其一，是絕對(duì)量判據(jù)，即現(xiàn)有變形速率應(yīng)小于日變量預(yù)警值sc，且其值應(yīng)越小越好；其二，是速率發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)，且變形速率的發(fā)展趨勢(shì)評(píng)價(jià)與累計(jì)變形判據(jù)的的發(fā)展趨勢(shì)評(píng)價(jià)一致。據(jù)上述，在變形速率判據(jù)構(gòu)建過(guò)程中，主要是速率發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)方法的構(gòu)建，鑒于變形速率值相對(duì)較小，難以利用前述預(yù)測(cè)方法實(shí)現(xiàn)其發(fā)展趨勢(shì)評(píng)價(jià)，加之重標(biāo)極差法(Rescaled Range Analysis,R/S)能有效評(píng)價(jià)變形序列的發(fā)展趨勢(shì)(王偉等，2014；任慶國(guó)，2017；王娟和王興科，2017；鞠興華等，2018；張偉森和吳大勇，2018)，進(jìn)而利用其實(shí)現(xiàn)變形速率的發(fā)展趨勢(shì)評(píng)價(jià)。

由于R/S分析已被廣泛應(yīng)用于巖土領(lǐng)域，限于篇幅，該文不再贅述。通過(guò)R/S分析可求得Hurst指數(shù)，并利用Hurst指數(shù)即可評(píng)價(jià)對(duì)應(yīng)變形速率的發(fā)展趨勢(shì)，判據(jù)為：當(dāng)0.5

據(jù)上述判據(jù)，可知H值與0.5的差值c越大，其趨勢(shì)性也相對(duì)越強(qiáng)，進(jìn)而可利用差值c進(jìn)行趨勢(shì)性等級(jí)劃分，劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 變形趨勢(shì)性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

1.3 近接施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的構(gòu)建

前述已對(duì)近接施工風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估判據(jù)進(jìn)行了構(gòu)建，需再對(duì)近接施工的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行劃分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。結(jié)合工程實(shí)際，多采用四級(jí)風(fēng)險(xiǎn)控制，進(jìn)而該文也將近接施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為四級(jí)，其劃分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定如表2所示。

表2 近接施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

蘇州地鐵四號(hào)線(xiàn)春申湖路站-陽(yáng)澄湖路站區(qū)間屬?zèng)_積湖平原地貌，地形起伏較小，地勢(shì)平坦，地面標(biāo)高多間于1.79～5.64 m；同時(shí)，該區(qū)間近接既有建筑物相對(duì)較多，如近接既有文靈隧道，該隧道長(zhǎng)約1110 m，屬明挖矩形隧道。

在CK4+787 m斷面，新建盾構(gòu)隧道與既有隧道的橫向、縱向凈距分別為2.44 m和5.3 m，屬近接施工。因此，以該斷面為例進(jìn)行近接施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有較好的代表性。在該監(jiān)測(cè)斷面地表共計(jì)布設(shè)了8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即DB01～DB08，其中DB05監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于新建隧道中心線(xiàn)。

據(jù)鉆探成果，近接既有隧道施工段涉及的土層大致有9層；在水文特征方面，近接段的地表水和地下水均較為豐富，其中，地表水主要以文靈河及環(huán)活力島湖水為主，水深間于1.0～2.1 m；地下水則可分為孔隙潛水和承壓水，前者主要賦存于填土層孔隙中，埋深水位年變幅相對(duì)較大，可達(dá)1 m，而后者主要賦存于③3層，其水頭標(biāo)高2～4 m，對(duì)工程施工具有一定影響。

可見(jiàn)，近接既有隧道段的近接環(huán)境相對(duì)較為復(fù)雜，且周邊土層的工程條件相對(duì)較弱，側(cè)面驗(yàn)證了開(kāi)展其近接施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估的必要性。

2.2 近接施工變形規(guī)律分析

為保證近接施工安全，監(jiān)測(cè)了近接段的地表變形。如前所述，共計(jì)布設(shè)了8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)頻率設(shè)置為1次/d，共計(jì)監(jiān)測(cè)了28 d，且其預(yù)警值如表3所示。

表3 地表沉降變形的預(yù)警值統(tǒng)計(jì)

對(duì)8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累計(jì)變形變形結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得表4。據(jù)表4，地表變形沉降呈先增加后減小趨勢(shì)，且地表沉降主要發(fā)生在新建隧道施工處，其中，DB06監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降值已達(dá)-27.22 mm，已較為接近預(yù)警值。

表4 地表沉降變形監(jiān)測(cè)成果

同時(shí)，再對(duì)地表變形速率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得表5。據(jù)表5，地表變形速率的分布區(qū)間差異相對(duì)較為明顯，以0～1 mm/d區(qū)間的分布比例相對(duì)最大，已到43.30%，且地表變形速率相對(duì)均較小，其絕對(duì)值小于1 mm/d的分布天數(shù)達(dá)150 d，所占比例已達(dá)66.96%，加之未存在超過(guò)日變量預(yù)警值的情況，得出地表變形速率屬可接受范圍。

表5 地表變形速率分布區(qū)間統(tǒng)計(jì)

2.3 近接施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估

按本次研究思路，再利用累計(jì)變形判據(jù)和變形速率判據(jù)進(jìn)行近接施工段的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，兩者分析過(guò)程詳述如下。

2.3.1 累計(jì)變形判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

據(jù)前述，累計(jì)變形判據(jù)又可細(xì)分為相對(duì)變形判據(jù)和變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)，兩者的評(píng)估過(guò)程及結(jié)果詳述如下：

(1)相對(duì)變形判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

在分析過(guò)程中，限于篇幅，僅對(duì)變形最大的五個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，通過(guò)計(jì)算，得到相對(duì)變形判據(jù)條件下的結(jié)果如表6所示。據(jù)表6，在極限位移值的求解過(guò)程中，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的擬合度均較趨近于1，說(shuō)明擬合效果相對(duì)較優(yōu)，所求參數(shù)的可信度較高。不同地表變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)存在一定差異，其中，DB04～DB06監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)，DB07監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅱ級(jí)，而DB03監(jiān)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相對(duì)最低，僅為Ⅰ級(jí)。

表6 地表變形在相對(duì)變形判據(jù)條件下的評(píng)估結(jié)果

總結(jié)地表變形在相對(duì)變形判據(jù)條件下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，地表變形的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相對(duì)較高，說(shuō)明其受近接施工的影響更為顯著。

(2)變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

據(jù)本次研究思路，再利用優(yōu)化GRNN模型實(shí)現(xiàn)變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)條件下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，且限于篇幅，僅對(duì)相對(duì)變形判據(jù)條件下達(dá)Ⅱ級(jí)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估分析。在預(yù)測(cè)過(guò)程中，以1～23周期為訓(xùn)練樣本，24～28周期為驗(yàn)證樣本，29～32為外推預(yù)測(cè)樣本。為體現(xiàn)本次研究預(yù)測(cè)模型優(yōu)化效果，以DB04監(jiān)測(cè)點(diǎn)為例，詳述不同優(yōu)化階段的預(yù)測(cè)效果，再以其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證預(yù)測(cè)分析。

(1)DB04監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。據(jù)GRNN模型的優(yōu)化思路，先對(duì)其隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理，結(jié)果如表7所示。由表7可知，不同隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)的預(yù)測(cè)效果存在明顯差異，側(cè)面驗(yàn)證了進(jìn)行隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)優(yōu)化處理的必要性；在預(yù)測(cè)精度方面，隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)為20時(shí)的相對(duì)誤差均值最小，說(shuō)明其預(yù)測(cè)精度相對(duì)最優(yōu)，但在訓(xùn)練時(shí)間方面，隨隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)增加，訓(xùn)練時(shí)間也隨之增加。其原因：隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)越多，對(duì)應(yīng)的模型結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜，所需的訓(xùn)練時(shí)間也就越多?？紤]到訓(xùn)練時(shí)間均較短，為保證預(yù)測(cè)精度，將GRNN模型的隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)設(shè)置為20。

表7 隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)的優(yōu)化處理結(jié)果

其次，再利用MFOA算法優(yōu)化GRNN模型，且為驗(yàn)證MFOA算法相較于FOA算法的優(yōu)越性，對(duì)兩者的優(yōu)化結(jié)果均進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得表8。據(jù)表8，在相應(yīng)驗(yàn)證樣本處，MFOA-GRNN模型較FOA-GRNN模型具有更小的相對(duì)誤差，且前者也具有相對(duì)更小的相對(duì)誤差均值及訓(xùn)練時(shí)間，驗(yàn)證了MFOA算法的優(yōu)越性；同時(shí)，DB04監(jiān)測(cè)點(diǎn)通過(guò)MFOA-GRNN模型的預(yù)測(cè)，得其相對(duì)誤差均值為1.91%，訓(xùn)練時(shí)間僅為47.92 ms，驗(yàn)證了該文預(yù)測(cè)模型的有效性。且外推預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，DB04監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形未呈大速率增加，趨于穩(wěn)定方向發(fā)展，則其在變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅱ～Ⅲ級(jí)。

表8 DB04監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最終預(yù)測(cè)結(jié)果

(2)剩余地表變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)在變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)條件下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。再利用MFOA-GRNN模型對(duì)其余地表變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)條件下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，求得其余3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)測(cè)結(jié)果如表9所示。據(jù)表9，DB05～DB07監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)測(cè)效果相當(dāng)，三者相對(duì)誤差均值間于1.79%～1.95%，訓(xùn)練時(shí)間間于43.19～49.32 ms，不僅進(jìn)一步驗(yàn)證了該文預(yù)測(cè)模型具有較高的預(yù)測(cè)精度，還具有較強(qiáng)的穩(wěn)健性。結(jié)合三者外推預(yù)測(cè)結(jié)果，得出三者變形量?jī)H呈小速率增加，趨于穩(wěn)定方向發(fā)展，進(jìn)而得出三者在變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)條件下的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)與DB04監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較為一致，具有Ⅱ～Ⅲ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)特征。

表9 剩余地表變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形預(yù)測(cè)結(jié)果

續(xù)表9

通過(guò)變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，主要得出如下結(jié)論：MFOA-GRNN模型對(duì)地表變形預(yù)測(cè)的適用性較好，具有較高的預(yù)測(cè)精度及穩(wěn)定性；地表變形均趨于穩(wěn)定方向發(fā)展，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)具Ⅱ～Ⅲ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)特征。

結(jié)合上述相對(duì)變形判據(jù)和變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)的分析結(jié)果，兩者所得風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)較為一致，且鑒于變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)下的評(píng)估結(jié)果更加偏向于Ⅱ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而確定累計(jì)變形判據(jù)條件下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)以相對(duì)變形判據(jù)的評(píng)估等級(jí)為準(zhǔn)。

2.3.2 變形速率判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

利用變形速率判據(jù)進(jìn)行近接施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估，且其評(píng)估過(guò)程也包含兩方面內(nèi)容，即絕對(duì)量判據(jù)和速率發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)。兩者的評(píng)估過(guò)程及結(jié)果詳述如下：

(1)絕對(duì)量判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

對(duì)地表沉降變形的現(xiàn)有變形速率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合其變形速率預(yù)警值進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估，結(jié)果如表10所示。據(jù)表10，地表變形的變形速率均顯著低于變形速率預(yù)警值，其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均為Ⅰ級(jí)，屬較低風(fēng)險(xiǎn)。

表10 絕對(duì)量判據(jù)條件下的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估結(jié)果

(2)速率發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

利用R/S分析對(duì)變形速率進(jìn)行發(fā)展趨勢(shì)判斷，結(jié)果如表11所示。據(jù)表11，在不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的判斷結(jié)果中，變形速率的發(fā)展趨勢(shì)存在一定差異，多以增加趨勢(shì)為主，但趨勢(shì)等級(jí)相對(duì)偏低；同時(shí)，在風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估結(jié)果中，以DB06監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相對(duì)最高，屬Ⅲ級(jí)，其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均為Ⅱ級(jí)。

表11 速率發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)條件下的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估結(jié)果

對(duì)比上述絕對(duì)量判據(jù)和速率發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)的評(píng)估結(jié)果，得前者的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相對(duì)偏低，均為Ⅰ級(jí)，進(jìn)而確定變形速率判據(jù)條件下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)以速率發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)的評(píng)估等級(jí)為準(zhǔn)。

2.3.3 近接施工風(fēng)險(xiǎn)的綜合評(píng)估

對(duì)各類(lèi)判據(jù)的評(píng)估結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得近接施工段的綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果如表12所示。由表12可知，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的綜合風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)存在差異，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)間于Ⅱ級(jí)～Ⅲ級(jí)；按不利原則，綜合確定近接文靈隧道段的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)，亦屬較高風(fēng)險(xiǎn)，需向相關(guān)分管人員匯報(bào)，并提高監(jiān)測(cè)頻率，以切實(shí)保證施工安全。

表12 近接施工風(fēng)險(xiǎn)的綜合評(píng)估結(jié)果

通過(guò)上述分析，合理掌握了近接施工段的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，為安全施工提供了一定的理論參考，具有重要意義。

3 結(jié)論與討論

(1)近接既有隧道施工過(guò)程中，沉降變形量相對(duì)較大，說(shuō)明近接施工對(duì)周?chē)馏w的擾動(dòng)影響較為顯著；同時(shí)，就現(xiàn)狀變形而言，累計(jì)沉降量及變形速率均在預(yù)警值范圍內(nèi)，暫屬可控。

(2)在累計(jì)變形判據(jù)的評(píng)估過(guò)程中，相對(duì)變形判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)要高于變形發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)，而在變形速率判據(jù)的評(píng)估過(guò)程中，絕對(duì)量判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)要低于速率發(fā)展趨勢(shì)判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)，說(shuō)明不同判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果存在一定差異，側(cè)面驗(yàn)證了近接施工風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估判據(jù)應(yīng)具多樣性。

(3)綜合各類(lèi)判據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，得出近接文靈隧道的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)，屬較高風(fēng)險(xiǎn)，為其安全施工提供了一定的理論指導(dǎo)。

(4)限于篇幅，本次研究?jī)H以一個(gè)近接施工斷面進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估，建議在條件允許的前提下，可對(duì)類(lèi)似工程斷面進(jìn)行重復(fù)性分析，以便掌握整個(gè)近接段的風(fēng)險(xiǎn)狀況，進(jìn)而更好地指導(dǎo)施工。