隧道臨近區域房屋開裂與隧道施工關系的研究

章明

摘 ?要：在隧道施工中，常常會出現周邊房屋開裂、垮塌的現象，針對這一問題，通過現場實測數據、加以理論分析，分析某自來水廠房屋出現裂縫的原因。隧道施工產生的沉降變形主要出現在施工期間，施工結束后隧道結構逐步趨于穩定，不會產生較大變形而影響地表構筑物。因此，在施工中隧道對地表沉降的影響可引起周邊建筑損壞，建筑自身結構以及地基處理情況也是其損壞的重要因素，應加以區別分析研究。

關鍵詞：隧道;臨近區域;房屋開裂;研究

中圖分類號：U455 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）13-0084-03

Abstract： In tunnel construction， the phenomenon of cracking and collapse of surrounding houses often occurs. In view of this problem， through the field measured data and theoretical analysis， this paper analyzes the causes of cracks in a waterworks house. The settlement deformation caused by tunnel construction mainly occurs during the construction period. After the construction， the tunnel structure tends to be stable step by step， and will not produce large deformation and affect the surface structure. Therefore， the influence of tunnel on surface settlement in construction can cause damage to the surrounding buildings， and the structure of the building itself， as well as the treatment of the foundation is also an important factor of the damage， which should be analyzed and studied differently.

Keywords： tunnel; adjacent area; building cracking; study

1 概述

隨著我國基礎設施建設發展，興建隧道、地鐵往往穿過房屋密集區，礦山法和盾構法是施工中常常采用的方式[1、2]。因此，在隧道施工中常常會出現周圍建筑物沉降、開裂、垮塌等現象。而發生這些災害的原因各不相同，有的是由于隧道施工中沉降過大或者垮塌而引起，有的是由于建筑物自身不均勻沉降[3～6]。具體需根據隧道施工中地表及建筑物沉降情況來進行分析，本文根據某隧道施工中，施工范圍內某自來水廠出現裂縫為背景，通過現場觀測，加以理論分析，對該自來水廠出現裂縫的原因進行分析。

2 工程概況

某高新區公路項目全長4693m，隧道全長1891m，采用分離式雙洞結構，地質陷性黃土為主，具有中等膨脹性;隧道進出口淺埋，埋深4～5m;圍巖分級為Ⅴ級。巖性可塑～硬塑狀，穩定性較差，易坍塌，無地下水。洞口段淺埋，覆蓋層薄，雨季可能受到上層滯水影響。出口地段雙洞存在小凈距形式，出口處線間距10.88m;采取雙側壁和CRD導坑法雙向掘進方式施工。某公司廠房位于隧道右線里程位置范圍內，隧道頂板厚度約38m，圍巖設計V級，采用富水段CRD三臺階法施工。

某自來水廠的住宿和辦公區房屋為磚混結構，廠房為鋼結構，僅磚混結構房屋出現裂縫。房屋南角距離隧道右線左側開挖邊界線約6m，房屋長方向與隧道線路之間的夾角約25°。2015年5月份該隧道全線貫通，2015年年底完成交工驗收。2016年6月初，該公司廠房出現裂縫。磚混結構房屋出現豎向裂縫，主要分布在房屋窗戶附近，裂縫與地面夾角約30～60°之間且線型不規律;部分裂縫出現在新舊結構接茬的位置;房屋入口樓梯處地面隆起，造成地板磚擠壓破損。

3 施工工藝工法及垮塌處理方案

該段隧道圍巖主要以粉質粘土夾雜全風化泥巖為主，存在地表水下滲的情況。隧道右線施工至K3+080位置時拱頂圍巖含有少量泥沙造成洞內垮塌，塌方高度約4m。為了避免再次發生類似事件，采取了洞內封閉掌子面、地表鉆孔（軸承廠廠房內）泵送回填混凝土的方式進行了處理。開挖工法調整為CRD三臺階法，鋼拱架間距調整為50cm，并對隧道前方地表結構物周邊增設了監控量測點，施工過程順利，無異常情況發生。

為了避免洞內垮塌對地表結構物造成影響，施工單位從2014年9月10日開始進行地表沉降觀測，觀測結果顯示，洞內垮塌段經回填處理后，地表沉降變形較小，最大值僅為4.5mm，沉降變形穩定后于12月15日停止觀測。

4 沉降觀測分析研究

4.1 自來水廠沉降觀測分析研究

為了監測隧道施工對地表房屋造成的影響，施工單位在隧道影響范圍內的自來水廠房屋周邊關鍵部位做了5個沉降觀測點，主要分布于靠近房屋基礎的位置，詳見圖1：

自來水廠房屋周邊共設5個沉降觀測點，從2014年9月10日開始監測，到12月15日沉降變形穩定后停止觀測，累計沉降量①～⑤分別為57.5mm、52.3mm、58.9mm、47.0mm和27.9mm，沉降觀測過程未發現異常情況，沉降穩定后停止觀測前，未發現房屋存在變形開裂的情況。由此可見，地表均勻沉降5cm左右不會對地表構筑物產生影響，如圖2。在水廠周邊外圍布置四個沉降觀測點，在整個觀測過程中，沉降值變化較小，正負在3mm左右;沉降速率變化較慢，正負在0.1mm/d，均滿足規范要求，可以認為圍巖基本穩定，說明隧道施工對水廠建筑物的影響較小。

4.2 拱頂、地表沉降觀測結果分析研究

隧道右線K3+020～K3+050段洞身開挖及支護時間為2014年11月10日至2014年12月10日，二次襯砌施工時間為2014年12月12日至2015年1月7日。隧道施工過程順利而連續，無異常情況發生，隧道開挖和支護過程中有明顯的地表滲水，降水過后的滲水量有所增大。隧道施工期間，對隧道拱頂沉降和地表沉降做監測，記錄數據詳見表1、表2。

通過數據分析，隧道拱頂沉降量與地表沉降量數值成正比，隧道內沉降穩定后，地表沉降也隨之穩定。拱頂沉降在隧道開挖之后一周內沉降較為明顯，之后逐步趨于穩定;地表沉降在隧道開挖之后5天左右較為明顯，半個月后趨于穩定，自然沉降60mm以內不會對房屋造成破壞。隧道沉降變形穩定后停止觀測，對隧道洞內進行檢查未發現異常。

5 房屋裂縫成因分析

5.1 隧道對房屋結構的影響

（1）隧道洞頂地質以粉質粘土和鈣質膠結層為主，穩定性較好，特別是鈣質膠結層自身具有較強的穩定性，而隧道施工產生的空洞，經過一段時間后也能形成自穩結構，不會對地表產生明顯的影響。

（2）隧道埋設約38m，施工過程產生的變形反應到地表時已大大減弱，隧道沉降變形持續時間一般不超過3個月，施工結束到現在已超過一年，自然沉降不會對地表結構物產生影響。

（3）通過對廠房及周邊區域進行了沉降觀測，幾乎沒有沉降量、沉降速率很小，房屋突然沉降變形產生裂縫應該屬于突發事件，與隧道無直接聯系。

5.2 房屋裂紋成因分析

（1）房屋結構不夠合理，特別是房屋結構接茬的部位未采取沉降處理措施，新舊結構結合部位存在明顯裂縫。

（2）房屋建筑之初僅修建一層，后加蓋了兩層結構，基礎可能無法滿足結構自身穩定性，造成房屋出現沉降裂縫。房屋所處位置是一條深度約15～20m的排水渠，填筑時間較為久遠，填筑質量難以保證，房屋修建時若未對基礎進行處理，產生不均勻沉降造成房屋出現裂縫。

（3）降水的影響。因濕陷性黃土地區土體具有膨脹性，雨水下滲到地基造成土體膨脹產生應力，降雨結束后的一段時間，土體失水而收縮，導致地基出現不均勻沉降，致使房屋出現裂縫。

6 結束語

通過現場實測數據、加以理論分析，某自來水廠房屋出現裂縫，主要原因是基礎不均勻沉降造成的，新舊結構接茬的部位未做防沉降處理也會導致房屋出現裂紋，現在房屋出現的裂縫與隧道施工無直接聯系。隧道施工產生的沉降變形主要出現在施工期間，施工結束后隧道結構逐步趨于穩定，不會產生較大變形而影響地表構筑物。因此，在施工中隧道對地表沉降的影響可引起周邊建筑損壞，建筑自身結構以及地基處理情況也是其損壞的重要因素，應加以區別分析研究。

參考文獻：

[1]王長虹，柳偉.盾構隧道施工對地表沉降及臨近建筑物的影響[J].地下空間與工程學報，2011，7（2）：354-360.

[2]韓煊.隧道施工引起地層位移及建筑物變形預測的實用方法研究[D].西安：西安理工大學，2007.

[3]國家標準.建筑地基基礎設計規范（GB50007-2002）[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[4]魏綱，王霄，姜婉青，等.盾構隧道施工引起建筑物沉降的實用預測方法[J].科技通報，2018，34（6）：148-153.

[5]孫宇坤，關富玲.盾構隧道掘進對砌體結構建筑物沉降的影響[J].中國鐵道科學，2012，33（4）：38-44.

[6]祝和意.盾構隧道施工引起地表沉降分析與處置[J].中國安全生產科學技術，2011，7（4）：130-133.