地鐵隧道施工對(duì)鄰近建筑物影響的研究

【摘要】隨著我國對(duì)于地下交通建設(shè)發(fā)展的重視，許多城市的的地鐵工程也都在如火如荼的建設(shè)之中，但是在地鐵施工中往往會(huì)對(duì)周圍鄰近建筑物的安全帶來一定的影響，如何解決和防范這種問題的發(fā)生是一個(gè)非常重要的任務(wù)。本文從建筑物資料的調(diào)查，建筑物的評(píng)估等幾個(gè)方面來分析研究，希望能為今后國內(nèi)的地鐵施工領(lǐng)域帶來一定的幫助和啟示。

【關(guān)鍵詞】地鐵；建筑物；影響

一、前言

近幾年，國內(nèi)的很多城市相繼都開通了地鐵線路，雖然地鐵為人們帶來了便利，但是對(duì)地鐵周邊的建筑物的安全帶來一定的影響，所以對(duì)于地鐵施工對(duì)周邊建筑物安全風(fēng)險(xiǎn)管理的問題和防范措施是有必要進(jìn)行研究和分析的。

二、建筑物資料調(diào)查

資料調(diào)查的目的是確切地掌握建筑物的實(shí)際數(shù)據(jù)及其與地鐵結(jié)構(gòu)之間的空間位置關(guān)系。資料的調(diào)查包括如下方面。

1、與建筑物相關(guān)資料的調(diào)查

與建筑物相關(guān)的調(diào)查資料主要包括：原設(shè)計(jì)圖和竣工圖、工程地質(zhì)報(bào)告（對(duì)于以前沒有或缺少的資料，必要時(shí)須進(jìn)行補(bǔ)勘）、歷次加固和改造設(shè)計(jì)圖、事故處理報(bào)告、竣工驗(yàn)收文件和檢查觀測(cè)記錄；原始施工情況（原始施工資料）；建筑物的使用條件；根據(jù)已有的資料與實(shí)物進(jìn)行初步核對(duì)、檢查和分析。

2、與地鐵結(jié)構(gòu)相關(guān)的資料的調(diào)查

與地鐵結(jié)構(gòu)相關(guān)的資料調(diào)查主要包括：平面布置圖；施工區(qū)地質(zhì)資料圖；設(shè)計(jì)資料，包括車站的縱橫斷面形式與尺寸等；與建筑物的位置關(guān)系圖；結(jié)構(gòu)材料性能和幾何參數(shù)的檢測(cè)和分析，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算分析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，必要時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)。

三、建筑物現(xiàn)狀評(píng)估

為了解地鐵施工前建筑物的當(dāng)前工作狀態(tài)，并為地鐵施工過程中地面沉降（傾斜）控制標(biāo)準(zhǔn)和施工技術(shù)方案的制定提供依據(jù)，應(yīng)對(duì)工程影響范圍內(nèi)的建筑物進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)估。評(píng)估的目的在于：①準(zhǔn)確判斷建筑物的危險(xiǎn)程度，及時(shí)對(duì)建筑物進(jìn)行治理和加固，確保使用安全；②通過檢測(cè)及分析，評(píng)估建筑物當(dāng)前的工作狀態(tài)和抵抗附加變形的能力；③為制定建筑物附加變形（如沉降、差異沉降、水平位移以及傾斜等）的極限控制值提供依據(jù)。

1、評(píng)估范圍

根據(jù)地鐵施工的影響范圍以及建筑物在地鐵施工過程中可能遭受的破壞，確定被評(píng)估的建筑物，對(duì)于區(qū)間隧道，原則上為隧道中線左右各 30 m 范圍內(nèi)的建筑物；對(duì)于車站，車站中線左右各 50 m范圍內(nèi)的建筑物均應(yīng)進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于每一幢建筑物，應(yīng)根據(jù)建筑物與地鐵結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，建筑物的性質(zhì)、基礎(chǔ)形式、建筑物的重要性等各個(gè)方面，進(jìn)行綜合判斷，確定該建筑物是否應(yīng)進(jìn)行安全現(xiàn)狀的評(píng)估。

2、評(píng)估內(nèi)容

（1）建筑物安全性的評(píng)估

建筑物安全性評(píng)估內(nèi)容包括 4 部分：地基基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)承載力的驗(yàn)算及評(píng)估；結(jié)構(gòu)變形；裂縫；構(gòu)造與連接。根據(jù)建筑物安全性鑒定的相關(guān)規(guī)范、規(guī)程判斷建筑物的現(xiàn)有安全等級(jí)。

（2）建筑物沉降的控制值

根據(jù)建筑物的工前沉降（或差異沉降），驗(yàn)算建筑物結(jié)構(gòu)的承載能力以及剩余承載能力，最后確定建筑物的剩余變形能力（沉降或差異沉降）。對(duì)于特殊性質(zhì)的建筑物，如獨(dú)立柱基的木結(jié)構(gòu)建筑物，除了要確定每個(gè)柱基的沉降控制值外，還應(yīng)確定其相鄰柱基之間的水平位移（或相對(duì)水平位移）的控制值。

3、評(píng)估方法

（1）基礎(chǔ)既有沉降的估算

推算基礎(chǔ)工前沉降（或差異沉降），采用《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ 7-89），并配合基礎(chǔ)的測(cè)量方法，對(duì)建筑物進(jìn)行傾斜測(cè)量，推算建筑物的工前差異沉降；

（2）建筑物既有承載力的估算

根據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的沉降（或差異沉降）值及木結(jié)構(gòu)建筑物分別進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。

四、控制地鐵隧道施工地面沉降及變形測(cè)量方法

1、監(jiān)測(cè)樁。用木樁和鋼釬釘入土中，用水準(zhǔn)儀持平，即可測(cè)量土體表面的沉降量。一個(gè)監(jiān)測(cè)樁只能觀察路面上一點(diǎn)的沉降，若要進(jìn)行整個(gè)斷面的沉降測(cè)量，必須埋設(shè)多個(gè)監(jiān)測(cè)樁。在不同位置埋設(shè)的監(jiān)測(cè)樁的尺寸有著不同的要求。

2、沉降水杯測(cè)量。沉降水杯利用連通器原理，把路基內(nèi)部某一點(diǎn)的高程映射到路基外部，故測(cè)量路基外部該映射點(diǎn)的高程即可知道路基內(nèi)部觀測(cè)點(diǎn)的高程。通過一定時(shí)間段監(jiān)測(cè)該映射點(diǎn)高程的變化，即可清晰點(diǎn)繪出路基內(nèi)部觀測(cè)點(diǎn)的形變歷程。而這些形變歷程是研究路基變形機(jī)理及規(guī)律的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其優(yōu)點(diǎn)在于觀測(cè)方法原理簡(jiǎn)單、淺顯易懂、造價(jià)低廉。缺點(diǎn)是根管的埋設(shè)要求比較高，如果埋設(shè)不平順，容易形成氣泡阻塞水管，使測(cè)試無法進(jìn)行；在比較寒冷的地區(qū)也不適應(yīng)；直接目測(cè)觀測(cè)水杯讀取液面刻度值，精度較低（士1mm）。該方法用于室內(nèi)試驗(yàn)觀測(cè)比較容易，用于實(shí)際工程觀測(cè)時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜、天氣變化異常、實(shí)際操作比較困難，一般較少使用。

3、沉降板。沉降板一般用于觀測(cè)軟土地基總沉降，測(cè)試地基面在不同處理措施、不同荷載條件下地基面的沉降分布。沉降板作為沉降動(dòng)態(tài)觀測(cè)的方法之一，以其代價(jià)低、設(shè)置方法簡(jiǎn)單、易觀測(cè)被廣泛采用，取代了一些地區(qū)使用儀器觀測(cè)，但數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精確性容易受影口向。沉降板底座隨著路基沉降，通過與底座相連的測(cè)桿，可以測(cè)得底座埋設(shè)處的路基沉降值。

4、磁環(huán)沉降儀。磁環(huán)沉降儀[5]是分層沉降儀中運(yùn)用最為廣泛的一種。磁環(huán)沉降儀的工作原理磁環(huán)沉降儀所用傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)，將磁感應(yīng)沉降環(huán)（沉降標(biāo)）預(yù)先通過鉆孔方式埋入地下待測(cè)的各點(diǎn)位置，當(dāng)傳感器通過磁感應(yīng)環(huán)時(shí)，產(chǎn)生電磁感應(yīng)信號(hào)送至地面儀表顯示，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警（一般是蜂鳴器發(fā)出信號(hào)）。讀取孔口標(biāo)記點(diǎn)上對(duì)應(yīng)鋼尺的刻度數(shù)值，即為沉降環(huán)的深度。一般每次測(cè)量值與前次測(cè)值相減即為該測(cè)點(diǎn)的沉降量。但是實(shí)際測(cè)量中可以根據(jù)條件，選擇孔口標(biāo)高或最底層沉降標(biāo)位置作為監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，通過對(duì)不同時(shí)期測(cè)量結(jié)果的對(duì)比分析，可以確定各土層的沉降（或隆起）結(jié)果。

五、建筑物的一般保護(hù)和加固措施

1、建筑物保護(hù)措施

施工前調(diào)查所有在施工影響范圍內(nèi)的建筑物，著重查明建筑物的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)形式、數(shù)量、修建年代、材質(zhì)、質(zhì)量狀況、工作狀態(tài)、與地鐵線路的位置關(guān)系等。當(dāng)建筑物具有很大的破壞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)遵循“先加固、后施工”的原則。

2、施工前的主要加固措施：

（1）根據(jù)工程實(shí)際情況，選擇進(jìn)行地層注漿、隔離樁等措施，嚴(yán)重時(shí)可以采用建筑物樁基托換或加固措施；

（2）地層注漿：從地表或洞內(nèi)注漿加固地層；

（3）隔離樁：從地表或洞內(nèi)施作隔離樁；

當(dāng)鄰近建筑物破壞的風(fēng)險(xiǎn)較大時(shí)，應(yīng)考慮在地面或洞內(nèi)施作隔離樁，并對(duì)建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行處理，控制基礎(chǔ)相鄰的地層沉降。

當(dāng)建筑物為樁基礎(chǔ)，可以考慮實(shí)施樁間注漿，提高外側(cè)土體的固結(jié)程度與密實(shí)度，增加樁底部承載區(qū)域內(nèi)的約束，力求將樁周的摩阻力損失降至最低。從而減小建筑物本身的變形程度。如果建筑物基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，且樁長(zhǎng)較短，應(yīng)考慮在地面打設(shè)深樁，通過后植筋技術(shù)承臺(tái)擴(kuò)大，并將部分荷載轉(zhuǎn)移至新增設(shè)的深樁上，使之能與短樁共同承受上部荷載，一起抵抗后續(xù)施工中的變形。

六、結(jié)束語

對(duì)于地鐵隧道施工對(duì)鄰近建筑物安全風(fēng)險(xiǎn)管理問題的分析和研究，將提高我國今后的地鐵建設(shè)速度、建設(shè)質(zhì)量以及對(duì)周邊建筑物的保護(hù)能力。

參考文獻(xiàn)：

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