北京地区地铁隧道已进入新建与维修并重期,较早期修建的隧道衬砌已经出现大量的不同形式的可见病害。本文在广泛查阅相关资料的基础上,通过现场检测,理论分析和数值计算相结合,对所出现的衬砌质量缺陷,衬砌病害的分布规律和作用机理进行统计分析,并在统计的基础上,对衬砌结构安全状况分级进行了深入研究。主要研究工作和结论如下:(1)针对北京地铁1号线、6号线、10号线和机场线等众多线路的18个区间,统计了包括衬砌裂缝,渗漏水,衬砌劣化,衬砌背后空洞,衬砌结构变异,衬砌起层剥落等六大类病害,涉及裂缝长度,宽度,渗漏水状态,渗水位置等下属的共18个病害指标,并在此基础上建立了衬砌安全状态评价的总体指标体系。(2)提出主病害的概念。选出具有典型病害的1、2、5、6、7、9、10号线的共12个区间,依据现有的国内外关于隧道衬砌病害分级的规范和文献,提取出达到“极严重”级别的病害指标,在此基础上,运用SPSS中的对应分析模型,找出“极严重”病害指标与病害区间的对应关系,最终确定出裂缝,渗漏水和衬砌背后空洞为影响衬砌结构安全的三种关键病害。(3)参考国内外关于隧道衬砌结构安全状态的划分方法,设定了本文的四级划分法。分析了衬砌弯矩和轴力随空洞范围扩大的变化规律,以混凝土安全系数的变化为依据,以衬砌背后空洞的位置和横向宽度为变量,确定了对应空洞病害的四级衬砌结构安全状态级别划分标准。(4)以钢筋锈胀时混凝土保护层内主拉应力的变化为依据,以处于少雨期的衬砌渗漏水状态,渗水部位钢筋直径,渗水部位保护层厚度为变量,确定了对应渗水病害的四级衬砌结构安全状态级别划分标准。(5)以混凝土安全系数和裂纹尖端稳定性系数为划分依据,以裂缝位置和裂缝在衬砌内开裂深度为变量,确定了对应裂缝病害的四级衬砌结构安全状态级别划分标准,并提出了衬砌安全状态评价的简化指标体系。(6)将上述简化指标体系在北京地铁6号线车公庄西—白石桥南区间和10号线知春里—知春路区间进行成功应用,最后综合评判车公庄西—白石桥南区间处于B3极严重级别,10号线知春里—知春路区间处于B2严重级别,并针对性地提出了对应不同衬砌安全状况级别的防治措施。