某隧道施工對臨近建筑結構安全影響的監測與鑒定

邱宏科

（中國建材檢驗認證集團廈門宏業有限公司， 福建 廈門 361015）

近年來， 隨著國家城鎮化建設的不斷推進， 地鐵隧道、 市政管網等多數涉及地下深基坑開挖或爆破作業的市政道路工程項目激增， 處理不當可能會給臨近建筑結構安全帶來影響或破壞。 因此需要加強監測和鑒定， 及時消除結構安全隱患， 確保人民生命財產安全。 特別是在住宅結構出現部分變形沉降等問題后， 如何及時采取加固維護措施， 消除相關方對于建筑結構安全的擔心， 成為人們普遍關注的問題。

1 工程案例分析

某隧道工程， 由三車道主線暗挖+雙連拱+明挖深基坑組成， 隧道右線相鄰建筑有多個住宅小區，其中A 小區與隧道的水平距離12.0 m， 隧道埋深約16.0 m， 采用礦山法施工(雙側壁導洞法)。 在開挖過程中， 側壁導坑采用微臺階進行開挖， 局部采用控制爆破進行開挖。 雙側壁隧道段采用反坡排水方案， 隧道開挖一定深度后， 設立儲水坑。

隧道施工中， 發現A 小區的房屋有明顯沉降等變形， 施工單位采用了鋼管樁減振、 旋噴樁止水帷幕、 鉆孔灌注樁隔離樁等措施進行處理， 并對隔離樁的內外側進行注漿， 后進行隧道右線的施工。 但隨后施工期間， 出現小區靠近隧道一側局部路面坍陷， 小區住戶也反映住宅出現墻體裂縫等問題。

2 現場勘測與監測情況

經現場勘測， 該房屋為多層現澆鋼筋混凝土框架結構， 各縱、 橫向框架結構均為連續多跨體系，整體性較好； 各層總平面布置局部外凸， 各剖、 立面亦較為規則、 整齊， 無明顯收進， 側向剛度無明顯突變， 各樓（屋） 蓋結構均為現澆鋼筋混凝土梁板體系。

2.1 房屋缺陷的現場檢測

通過對房屋實際缺陷的全面勘測， 結果為：

1） 該房屋上部承重結構構件所檢測的混凝土結構原面處均未見明顯可見裂縫等外觀質量缺陷，該房屋有個別構件存在鋼筋銹蝕的缺陷， 其余承重構件僅為裝修層表面裂縫。

2） 該房屋非承重構件還存在圍護墻體的裂縫和裝修層裂縫、 外墻空鼓和裂縫、 屋面保溫層破損、 部分門窗變形受損、 部分墻體滲漏等缺陷。

3） 該房屋所檢構件的裂縫等缺陷尚不影響混凝土結構構件的承載能力， 但影響正常使用。

2.2 實際監測數據分析

根據隧道施工中對涉及路段的A 小區房屋沉降情況進行的持續監測數據， 通過對提供的基準點高程值及測點初始高程值進行房屋沉降復核， 復核結果顯示復核階段各房屋沉降測點沉降量基本與所提供監測結果相符。

2.2.1 房屋沉降量分析

結合房屋沉降變化曲線圖和隧道施工節點可看出， 隧道左線通過房屋臨近道路下方后， 房屋出現明顯沉降， 房屋各測點的累計沉降量均下沉。 出現沉降后施工單位在不同時間節點采取了設置隔離保護樁、 高壓旋噴止水樁、 高壓注漿等措施， 使得各測點在相應時間節點處累計沉降量均有所上浮。

房屋沉降所布置的監測點累計沉降量為2.20 mm～-52.73 mm， 最后105 d 的房屋沉降平均變化速率為0.005 mm/d～-0.011 mm/d。 該房屋沉降平均變化速率基本滿足JGJ 8-2016《 建筑變形測量規范》 中規定要求， 但其中監測點GJC-08、GJC-03-05 的累計沉降變化量較大。

2.2.2 房屋沉降差分析

經計算分析可知， 該房屋F～K 軸段最大沉降差為0.002 82L， 大于標準規定限值， 地基的變形對整體承載有一定影響。 該房屋A～E 軸段的最大沉降差為0.000 87L， 小于標準規定限值， 地基的變形未發現明顯影響整體承載， 目前尚處于安全可控狀況。

2.3 房屋傾斜的檢查

2.3.1 抗震縫的檢查

根據對A 小區的抗震縫寬度采用裂縫計進行的監測， 抗震縫東西側的測點為5-119、 5-121，房屋沉降變化曲線見圖1。 截至2022 年8 月， 監測數據變化曲線結果可知， 東、 西側抗震縫的變化量分別為0.00 mm～16.79 mm、 -9.77 mm～5.85 mm。變形縫寬度受季節雨量變化、 屋面溫度伸縮變化等綜合影響而存在曲線的局部波動， 但變形縫寬度變化趨緩， 間接表明該房屋側向水平位移的變形趨緩。

圖1 房屋抗震縫監測數據沉降變化曲線圖（正值為張開， 負值為收縮）

2.3.2 結構頂點側向水平位移的檢查

沿該房屋建筑四周主體垂直線上均勻布置18個測點， 采用全站儀對其上部結構頂點側向水平位移進行檢測。 根據結構頂點側向水平位移檢測結果、 垂直度檢測報告， 結合沉降監測報告、 現場勘查等情況， 經綜合分析評估， 該房屋所抽檢各測點的頂點側向水平位移值均未超過標準規定的不適于承載的要求， 但該房屋F～K 軸段傾斜方向具有一致性， 整體偏北側方向， 個別測點的側向位移值較大， 已接近GB 50292-2015《 民用建筑可靠性鑒定標準》 規定的側向位移限值。

2.4 房屋周邊地面勘測

對該房屋的周邊地表開展地質雷達探測工作，通過分析地質雷達圖譜， 在探測里程內未發現明顯的異常反射區域， 表明探測區域范圍內地面下無異常病害體。 但根據近期現場勘察， 該房屋南側室外水泥地坪下出現部分脫空現象。

2.5 房屋周邊地表沉降

根據提供的基準點高程值及測點初始高程值進行地表沉降復核結果顯示， 各地表沉降測點沉降量基本與監測結果相符。 結合區域地標沉降曲線圖和地下隧道工程施工時間節點可看出， 隧道左線通過該房屋臨近道路下方后， 區域地表各測點累計沉降量均明顯下沉。 經過在不同時間節點采取設置隔離保護樁、 高壓旋噴止水樁、 高壓注漿等措施， 各測點在相應時間節點處地表累計沉降量均有所上浮。

3 房屋安全性和使用性的影響情況

3.1 房屋安全性影響

3.1.1 構件裂縫

在該房屋上部承重結構中選取有代表性的表觀裂縫， 剔除構件表面粉刷層， 對混凝土結構原面處檢查發現， 所檢各混凝土構件目前均未見明顯可見裂縫， 各外觀裂縫僅為承重構件裝修層表面裂縫，該房屋尚未明顯影響混凝土結構構件的承載能力。

3.1.2 房屋沉降和傾斜

根據房屋沉降監測結果， 各監測點沉降趨于穩定， 該房屋沉降平均變化速率基本滿足標準要求。多次垂直度檢測報告及第三方監測結果顯示， 該房屋所抽檢各測點的頂點側向水平位移值均未超過標準規定的不適于承載的要求， 但該房屋F～K 軸段傾斜方向為整體偏向北側， 個別測點的側向位移值較大， 已接近國家標準規定的側向位移限值。

3.1.3 隧道施工造成房屋變形對結構承載力的影響

經采用結構分析軟件對該房屋結構承載能力的計算分析， 目前該房屋基礎沉降變形對上部主體結構主要構件承載能力具有明顯影響。 該房屋現階段考慮基礎沉降變形影響的計算結果與原設計配筋復核， 部分框架柱和框架梁的承載能力有一定影響。

3.2 房屋使用性影響

該房屋非承重構件存在多處圍護墻體開裂及變形， 部分裝修層出現裂縫或空鼓， 部分屋面保溫層有破損， 還有個別墻體有滲漏、 門窗產生變形等，這些缺陷已明顯影響其正常使用。

根據多次垂直度檢測報告及第三方監測結果，該房屋A～D 軸段所抽檢的頂點側向水平位移值基本滿足標準規定的限值要求， 暫不影響其正常使用； F～K 軸段所抽檢的多數測點的頂點側向水平位移值超過標準規定的限值要求， 且多數測點傾斜方向具有一致性， 目前已影響其正常使用。

3.3 綜合影響情況

初步判斷隧道工程施工對該房屋的結構安全性能有一定影響， 填充墻及地面裂縫影響該房屋的使用性能， 但主體結構安全基本可控。

4 問題原因分析

4.1 房屋傾斜

在隧道施工中， 隧道周圍土層受到擾動， 釋放土體中的原有應力， 導致土體原有平衡狀態遭受破壞， 致使土體發生彈塑性變形現象， 進而引發臨近房屋持力層的沉降。 在隧道施工進行降水后， 土體內的孔隙水壓力逐步減小， 使得附加壓力轉移到土顆粒上， 導致土體被壓縮和固結， 最終引發基底持力層沉降。 經現場調查勘測， 該房屋南側緊鄰小山丘， 北側地上為道路， 地下為隧道工程， 結合該房屋及隧道工程的部分資料， 房屋基礎下土層標高變化較大， 基底持力層厚度分布不均勻， 造成不同部位土體不均勻壓縮變形。 在隧道施工擾動及降水的影響下， 可加劇基底持力層的不均勻變形， 造成房屋的傾斜變形。

4.2 填充墻體裂縫

主體結構間砌體填充墻的變形能力明顯低于鋼筋混凝土框架結構， 在框架結構出現較大不均勻沉降時， 引起填砌于框架內的墻體產生剪切破壞或導致框架柱與墻體間的拉結開裂。 由于隧道爆破開挖產生較明顯的振動， 導致填土開裂、 下沉， 進一步導致房屋的填充墻體開裂。

5 問題處理建議

1） 對該房屋上部主體結構和圍護結構構件存在的外觀質量缺陷， 建議采取措施立即進行修復；若室內構件產生新裂縫時， 對構件損傷繼續進行入戶檢查并采取相應處理措施。

2） 對該房屋室外地面裂縫和脫空等缺陷， 建議采取措施進行維修處理； 同時為防止房屋沉降過大， 需要采取措施對該房屋地基進行處理。

3） 對計算分析不滿足設計的構件和已出現明顯銹蝕的鋼筋砼構件， 需要進行加固處理。

4） 應加強對房屋的監測工作， 對房屋沉降、地表沉降繼續進行監測， 監測頻率不少于4 次/年；對房屋側向位移和房屋變形縫寬度繼續監測， 監測頻率不少于4 次/ 年； 對室外地面繼續采用地質雷達進行監測， 監測頻率不少于1 次/ 年； 監測時間應大于5 年， 直至變形達到穩定狀態為止。

6 結束語

1） 根據以往工程檢測鑒定案例， 隧道項目容易給臨近建筑的結構安全帶來不利影響， 甚至可能導致結構性破壞變成危房， 造成財產損失和社會負面影響， 需要引起高度重視。

2） 隧道施工期間， 要根據臨近建筑的距離和結構型式， 采取針對性的施工預防措施， 盡量避免采用爆破施工方式， 減少振動或地基沉降對臨近建筑的不利影響， 并在全過程加強監測， 發現問題隱患要及時停止施工作業， 直至消除結構安全隱患。

3） 城市地鐵隧道地下深基坑施工， 對臨近建筑物的影響是個復雜的社會問題， 容易產生矛盾糾紛， 應第一時間進行協調和處置， 開展鑒定評估并采取有效的修復加固措施， 消除安全隱患。