軌道交通建設影響建構筑物安全評估方法研究

唐文棟 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230001）

1 概 述

隨著經濟快速持續的增長，城市人口越來越密集，必然帶來城市內交通的日益擁堵。為緩和交通擁堵問題，國內眾多大中型城市開展了或正在規劃著大規模的軌道交通建設。由于城市中地表上建筑密集，城市的軌道交通建設不可避免的將會對其影響范圍內既有建構物產生影響，輕則造成建構物的沉降，重則導致建構物的結構開裂，甚至造成結構的失效破壞，從而危及周邊環境的安全，造成嚴重的經濟損失和惡劣的社會影響。

因此，城市軌道交通建設中必須確保周邊環境的安全，足夠的重視城市軌道建設過程中的風險評估。盡管對城市軌道交通建設中安全風險評估積累了眾多的經驗，但是目前在軌道交通建設中還時常出現不同程度的風險問題，所以對于城市軌道交通建設中安全風險評估方法的研究依然非常重要，特別是其影響范圍內建構物的安全問題。因此，本文結合安徽某軌道交通工程實例，重點研究了軌道交通工程影響范圍內建構物安全評估方法，期望能夠對安徽合肥后續軌道交通的環境風險評估提供一定的參考。

2 研究現狀

安全風險評估研究源于20 世紀50 年代，但多以建立安全風險評估理念和定性的分析為主，定量分析為輔。我國于上世紀70 年代末開展風險管理研究，逐漸的安全風險評估研究在我國進入井噴期，特別是針對隧道及地下工程領域的風險評估管理。隨著城市軌道交通的快速發展，城市中地鐵隧道的施工對其上既有建筑的影響成為關注的焦點，其中最為關注的就是建設過程中其周邊環境的安全問題。而軌道交通的建設對周邊環境可能造成的潛在威脅主要包括：①周邊建筑物結構的開裂、整體傾斜或垮塌；②道路的開裂或隆陷；③周邊地下管網的變形破裂等。其中，周邊建筑物的損壞將會直接造成人員傷亡及財產損失，成為大家進行安全風險評估研究中的重中之重，也是目前城市軌道交通建設中安全風險評估研究的難點問題。針對該問題國內外學者開展了眾多的研究，盡管研究積累了豐富的經驗，但由于地層條件的復雜多變性、城市軌道交通建設的多樣性及施工環境的復雜性，在新的軌道交通的建設中仍需進行施工期安全評估分析，針對具體的情況提出具體的評估方法體系。本文基于合肥軌道交通3 號線建設過程中的實際情況，在綜合分析已有研究的基礎上，提出一種安全風險評估方法流程，對其中一具體工程進行評估分析。

3 安全評估實施體系

現行的安全評估理論和技術最常采用基于不確定性理論、概率及數理統計、模糊數學、決策理論等多種理論開展定性分析、定量分析，以及定性和定量相結合的分析等。但在進行風險分析之前，對風險等級需進行劃分，其具體劃分如下。

3.1 風險等級劃分

風險等級考慮如下因素劃分：建/構筑物現狀、與軌道交通建設中施工場地的距離及建筑物特殊保護措施等。因此，首先根據風險點的重要性、可能造成的人員財產損失及社會影響來確定風險點的關注程度(見表1)，然后分析在采取不同保護措施后，風險依舊存在的概率及造成后果的嚴重程度來評定風險等級(見表2)。

關注程度劃分表 表1

風險點風險等級劃分表 表2

3.2 安全評估實施體系

基于風險等級的劃分，在結合目前常用的理論與數值向結合的方法，對軌道交通建設中影響范圍內的建構物進行安全風險評估，評估實施體系(見圖1）。

圖1 安全評估實施體系圖

4 工程應用

4.1 工程概況

科學大道站位于長江西路與科學大道交叉口處，沿長江西路敷設，為地下兩層島式車站，車站總長273.63m，車站內設單渡線。采用明挖順筑法施工。車站東西兩端區間隧道均采用盾構法施工。車站東西兩端均設盾構始發井。車站主體結構為地下二層單柱雙跨鋼筋混凝土框架結構。標準段寬度為20.7m，局部寬度為21.35m，覆土厚度3.295m～5.196m，底板埋深16.818～20.575m；車站東西端均設端頭井，端頭井寬度為24.9m，小里程側端頭井覆土厚度5.444m，底板埋深22.064m；大里程側端頭井覆土厚度3.128m，底板埋深18.238m。

車站周邊環境復雜，車站北側為長江西路高架，西端端頭井距離長江西路高架樁基最近距離約11m；車站西南側為昌河大廈；車站東南側為在建的兆信國際商廈以及靈江錦城。車站3 號出入口過長江西路段為暗挖段。重要建筑主要有在建的兆信國際商廈。兆信國際大廈（創投大廈）地下室為2 層，主樓基礎采用梁板式筏板基礎，裙房采用獨立基礎+防水底板，筏板埋置在中風化巖層上，底部采用抗拔錨桿，地下室距離車站主體圍護樁最近距離約7.26m；與科學大道站之間位置關系見圖2。

圖2 科學大道站與兆信國際大廈（創投大廈）位置關系平面圖

圖3 主體樓基礎相對沉降示意圖（mm）

兆信國際大廈主樓變形綜合分析 表3

4.2 周邊建筑安全評估分析

為保證施工過程中周邊建筑的安全，采用理論分析和數值模擬的手段，在施工之間對施工對其周邊環境的影響進行分析，同時結合提出的安全評估實施體系，對重要建筑物進行風險分級，根據安全風險等級指導施工，確保施工過程中周邊環境的安全。

利用有限差分軟件FLAC3D 對兆信國際商廈進行分析，分析表明：建筑物主體基礎既有最大整體傾斜為0.64‰（見圖3），模擬軌道車站施工引起房屋基礎最大整體傾斜為0.062‰（見表3），基礎總最大整體傾斜為0.802‰，未超出《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）關于同類建筑整體傾斜的限值（2.5‰），建筑物基礎剩余整體傾斜值為1.86‰。根據風險等級劃分標準，本工程風險等級可評定為Ⅲ級。

5 結 論

通過分析調研國內外安全風險評估實施方法，總結軌道交通建設影響區域建構筑物安全風險等級劃分標準，并結合理論分析和數值模擬，提出一種安全風險評估實施體系，并結合實際工程進行了應用，效果較好。可為相似工程的安全風險評估提供一定的借鑒經驗。

[1]唐孟雄,趙錫宏.深基坑周圍地表任意點移動變形計算及應用[J].同濟大學學報,1996(3).

[2]姜景山,陳浩,張洪威.崇文門車站下穿地鐵既有線施工變形控制措施[J].鐵道標準設計,2005(10).

[3]邊亦海,黃宏偉.深基坑開挖引起的建筑物破壞風險評估[J].巖土工程學報,2006(S1).

[4]Moorak son and Edward J.Cording.Estimation of building damage due to excavation-induced ground movements[J].Journal of Geotechnical and Geoenvi ronmental Engineering,2005(2).

[5]張成滿.地鐵臨近橋梁施工既有橋梁現狀評估和控制標準研究[D].成都：西南交通大學,2006.