地鐵隧道施工對鄰近建筑物影響的研究

【摘要】隨著我國對于地下交通建設(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對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，建筑物的評估等幾個方面來分析研究，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，但是對地鐵周邊的建筑物的安全帶來一定的影響，所以對于地鐵施工對周邊建筑物安全風(fēng)險管理的問題和防范措施是有必要進行研究和分析的。

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)計圖和竣工圖、工程地質(zhì)報告（對于以前沒有或缺少的資料，必要時須進行補勘）、歷次加固和改造設(shè)計圖、事故處理報告、竣工驗收文件和檢查觀測記錄；原始施工情況（原始施工資料）；建筑物的使用條件；根據(jù)已有的資料與實物進行初步核對、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)的檢測和分析，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算分析、現(xiàn)場實測，必要時進行結(jié)構(gòu)檢驗。

三、建筑物現(xiàn)狀評估

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）控制標準和施工技術(shù)方案的制定提供依據(jù)，應(yīng)對工程影響范圍內(nèi)的建筑物進行現(xiàn)狀評估。評估的目的在于：①準確判斷建筑物的危險程度，及時對建筑物進行治理和加固，確保使用安全；②通過檢測及分析，評估建筑物當(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，確定被評估的建筑物，對于區(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；對于車站，車站中線左右各 50 m范圍內(nèi)的建筑物均應(yīng)進行評估。對于每一幢建筑物，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方面，進行綜合判斷，確定該建筑物是否應(yīng)進行安全現(xiàn)狀的評估。

2、評估內(nèi)容

（1）建筑物安全性的評估

建筑物安全性評估內(nèi)容包括 4 部分：地基基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)承載力的驗算及評估；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。

（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）。對于特殊性質(zhì)的建筑物，如獨立柱基的木結(jié)構(gòu)建筑物，除了要確定每個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（或相對水平位移）的控制值。

3、評估方法

（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)計規(guī)范》（GBJ 7-89），并配合基礎(chǔ)的測量方法，對建筑物進行傾斜測量，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)建筑物分別進行簡化計算。

四、控制地鐵隧道施工地面沉降及變形測量方法

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

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

3、沉降板。沉降板一般用于觀測軟土地基總沉降，測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。沉降板作為沉降動態(tài)觀測的方法之一，以其代價低、設(shè)置方法簡單、易觀測被廣泛采用，取代了一些地區(qū)使用儀器觀測，但數(shù)據(jù)的準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桿，可以測得底座埋設(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，將磁感應(yīng)沉降環(huán)（沉降標）預(yù)先通過鉆孔方式埋入地下待測的各點位置，當(dāng)傳感器通過磁感應(yīng)環(huán)時，產(chǎn)生電磁感應(yīng)信號送至地面儀表顯示，同時發(fā)出聲光報警（一般是蜂鳴器發(fā)出信號）。讀取孔口標記點上對應(yīng)鋼尺的刻度數(shù)值，即為沉降環(huán)的深度。一般每次測量值與前次測值相減即為該測點的沉降量。但是實際測量中可以根據(jù)條件，選擇孔口標高或最底層沉降標位置作為監(jiān)測基準點，通過對不同時期測量結(jié)果的對比分析，可以確定各土層的沉降（或隆起）結(jié)果。

五、建筑物的一般保護和加固措施

1、建筑物保護措施

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)險時，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)工程實際情況，選擇進行地層注漿、隔離樁等措施，嚴重時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)險較大時，應(yīng)考慮在地面或洞內(nèi)施作隔離樁，并對建筑物基礎(chǔ)進行處理，控制基礎(chǔ)相鄰的地層沉降。

當(dāng)建筑物為樁基礎(chǔ)，可以考慮實施樁間注漿，提高外側(cè)土體的固結(jié)程度與密實度，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)，且樁長較短，應(yīng)考慮在地面打設(shè)深樁，通過后植筋技術(shù)承臺擴大，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

對于地鐵隧道施工對鄰近建筑物安全風(fēng)險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)量以及對周邊建筑物的保護能力。

參考文獻：

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