地鐵施工對鄰近建筑物安全風險管理

馮 唯

（成都軌道交通集團有限公司建設分公司 610041）

地鐵施工對鄰近建筑物安全風險管理

馮 唯

（成都軌道交通集團有限公司建設分公司 610041）

文章從地鐵施工的特點出發，分析地鐵施工對建筑物的影響因素，并對建筑物安全風險進行評估，進而提出對建筑物安全風險管理的措施。

地鐵施工；鄰近建筑物；安全風險管理

隨著我國現代城市化進程的不斷推進，城市交通的壓力正迅速成為制約城市快速發展的瓶頸。而地鐵以其舒適快捷、節能環保、安全準時等優勢迅速博得各大城市的青睞。地鐵作為城市交通“分流”的載體之一，必將建設在建筑密集、人流量較大的繁華地段，由此，地鐵對周邊鄰近建筑物的安全也構成了威脅。

一、地鐵施工的特點

（一）施工須考慮地形、地層存在差異。由于地鐵施工在地下進行，地鐵穿越的地形、地層不盡相同。

（二）施工與環境交互作用。地鐵施工本身會受到地質、地層等環境影響，同時，地鐵施工也會對環境產生諸如地下水變化和地層震動的反作用。

（三）施工伴隨長期的量測和監測。由于地鐵施工規模較大，所占地下空間也較多，隨著地鐵施工的不斷推進，地鐵周圍的空間物質會隨新環境的變化而變化，所以，地鐵施工期間要不間斷的測量周遭環境及物質的變化。

（四）施工須考慮地下結構。地鐵施工須根據地下結構與地層結合的緊密程度以及周遭圍巖的性質展開。

二、地鐵施工對建筑物的影響因素

地鐵施工對建筑物變形的影響機理是，當隧洞開挖后土體的整體性遭到破壞，土體承載力驟然失衡，靠近隧洞一側的土體承載力明顯減小，使得基礎受力不均勻，建筑物由于本身產生附加彎矩而變形。根據以往數據調查發現，地鐵施工對建筑物的影響主要表現在以下幾個方面：

（一）地質條件和土壤環境的影響

主要包括地下水、黃土、軟土、斷裂構造、抗震情況等因素。地下水的存在導致土體的物理學參數發生變化，增加了設計和施工中的不確定因素。黃土的主要成分是粘土礦物，易遇水膨脹，易坍塌，有濕陷性，地鐵施工時一定要砸實土層，必要時使之吸水膨脹，再進行夯實作業。軟土地層具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、強度低、靈敏度高和易觸變、流變的特性，在外動力作用下土體結構極易破壞。斷裂構造是受地應力的作用導致的，其在地殼的穩定性與地質環境評價方面都占據著重要地位。地鐵作為城市交通的重要組成部分，應該納入抗震設防的重要范疇。

（二）地鐵自身影響

主要包括地鐵所處的空間位置、隧洞截面、支護形式、開挖方法等因素。地鐵所處的空間位置可用隧洞深埋高度與洞徑比值，隧洞拱頂與基礎中心線水平距離的數值進行確定，不同相對位置下地表沉降不同，隧洞拱頂覆土厚度的增加，沉降區范圍越大；隧洞截面主要包括截面的大小和形式，不同隧洞截面引起的地表沉降不同；支護形式分為噴錨、管棚支護等；開挖方法包括臺階法、爆破法各盾構法等，不同的支護形式和開挖方法均會對建筑物進行不同程度影響。

（三）建筑物自身因素

主要包括建筑物本身是框架結構還是砌體結構等結構形式，是獨立基礎、箱型基礎還是樁基礎等基礎形式；是剛材、木材還是燒結磚等結構材料；此外，建筑物的建造年限也會產生較大影響。

三、建筑物安全風險評估

地鐵施工可能會引發建筑物均勻沉降、傾斜、扭轉、開裂等問題。所以，在進行地鐵施工前有必要對建筑物進行安全風險評估。

（一）建筑物資料調查

為確切掌握建筑物的實際數據及與地鐵結構之間的位置關系，有必要對建筑物的結構、基礎形式、材料、建造年限、建筑物地下地質構造、建筑物與地鐵之間距離等資料進行分析了解。

（二）建筑物現狀評估

根據建筑物的調查資料，依照評價指標對建筑物進行現狀評估，以規避施工中的風險。

（三）水平位移預測

1.施工降水的影響。根據地質勘察資料，施工降水時應首先考慮當前最不利的水位降深位置，并選擇會產生較小的地面沉降的降水方案，進而估計因降水導致地層有效應力的增加而帶來的最不利的地層沉降值。若降水可能會對鄰近建筑物產生較大的影響時且風險較大時，應采取設計專項降水方案降低風險。

2. 地表沉降控制標準。由于外界環境的不同，對于地表沉降控制標準，應根據地鐵施工范圍內的環境進行分析確定。一般情況下，在淺埋暗挖地鐵施工過程中，地表沉降值控制在30 mm 以內。根據駱建軍[2]等學者的研究，多層和高層建筑的整體傾斜允許值和高聳結構基礎的傾斜允許值分別如下（見表1，表2）。

表1：多層和高層建筑的整體傾斜允許值

表2：高聳結構基礎的傾斜允許值

四、建筑物的安全措施

隨著城市建設的不斷發展，地鐵雖作為城市的配套設施淡然存在，但是，地鐵施工可能引發的地面沉陷將會影響建筑物的安全。因此，必須對建筑物進行安全保護處理。

（一）施工前的建筑物保護措施

施工前對建筑物遵循“先加固后施工”的原則，進行不同方式的加固。地鐵施工鄰近建筑物時，基礎兩側土體薄弱易損，可根據工程實際進行注漿加固、設置隔離樁或對建筑物進行基礎托換或加固。

（二）施工過程監測

施工中應隨時對作業進行監控量測。監控量測是施工中不可或缺的手段，監控量測的主要任務是修正設計、指導施工，提高安全性。大量工程實踐經驗表明，現場監測和數值計算，可有效了解圍巖的穩定性以及在施工過程中的應力動態和支護結構的工作狀態，從而指導施工工序預防坍塌，保證施工安全，為施工組織提供了決策依據，也完善了設計。

（三）施工過程控制方法

1.工法優化

對施工工法進行數值模擬計算，選擇并確定最佳的施工工法及輔助工法。

2.沉降控制

根據建筑物在施工之前的沉降值，測算建筑物整體的承載能力，從而分析出其剩余承載能力和變形能力，對于特殊建筑物，有必要對其柱承載能力進行測量，嚴格監測地表沉降值及水平位移值，使這兩個數值控制在標準內。

3.對地鐵施工進行加固

進行暗挖隧道時，要加密格柵鋼架，對施工工藝的控制，減少對地層的擾動；地鐵施工在穿越鄰近建筑物時，應根據工藝的具體要求全面考慮相關因素；加強監控量測，發現問題，立即采取措施；在不良地質條件下施工時，考慮地質條件采取針對性措施；采取多種有效方法，減小地層沉降。

總之，地鐵施工既要做好對施工本身特點、施工對建筑物的影響分析，又要做好對建筑物的安全風險評估及對建筑物進行安全保護措施，最終才能有效對鄰近建筑物進行安全風險管理。

[1]曹根發.地鐵施工鄰近管線安全風險管理研究[J].交通建設. 2015年11月.

[2]駱建軍、張頂立，王夢恕、張成平.地鐵施工對鄰近建筑物安全風險管理[J].巖土力學.2007年7月.第28卷第7期.

[3] 王凱旋、王雨、張琳等.地鐵區間施工對既有建筑物的影響研究[J].中國安全科學學報.2014年4月.第24卷第4期.

TU714

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1007-6344（2017）05-0273-01