地鐵施工對鄰近建筑物安全風(fēng)險管理

馮 唯

（成都軌道交通集團有限公司建設(shè)分公司 610041）

地鐵施工對鄰近建筑物安全風(fēng)險管理

馮 唯

（成都軌道交通集團有限公司建設(shè)分公司 610041）

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

地鐵施工；鄰近建筑物；安全風(fēng)險管理

隨著我國現(xiàn)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(fā)展的瓶頸。而地鐵以其舒適快捷、節(jié)能環(huán)保、安全準時等優(yōu)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(shè)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(gòu)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(huán)境交互作用。地鐵施工本身會受到地質(zhì)、地層等環(huán)境影響，同時，地鐵施工也會對環(huán)境產(chǎn)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(jiān)測。由于地鐵施工規(guī)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(zhì)會隨新環(huán)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(huán)境及物質(zhì)的變化。

（四）施工須考慮地下結(jié)構(gòu)。地鐵施工須根據(jù)地下結(jié)構(gòu)與地層結(jié)合的緊密程度以及周遭圍巖的性質(zhì)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(dāng)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(cè)的土體承載力明顯減小，使得基礎(chǔ)受力不均勻，建筑物由于本身產(chǎn)生附加彎矩而變形。根據(jù)以往數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，地鐵施工對建筑物的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）地質(zhì)條件和土壤環(huán)境的影響

主要包括地下水、黃土、軟土、斷裂構(gòu)造、抗震情況等因素。地下水的存在導(dǎo)致土體的物理學(xué)參數(shù)發(fā)生變化，增加了設(shè)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(yè)。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(jié)構(gòu)極易破壞。斷裂構(gòu)造是受地應(yīng)力的作用導(dǎo)致的，其在地殼的穩(wěn)定性與地質(zhì)環(huán)境評價方面都占據(jù)著重要地位。地鐵作為城市交通的重要組成部分，應(yīng)該納入抗震設(shè)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(chǔ)中心線水平距離的數(shù)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(qū)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(gòu)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(jié)構(gòu)還是砌體結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)形式，是獨立基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)還是樁基礎(chǔ)等基礎(chǔ)形式；是剛材、木材還是燒結(jié)磚等結(jié)構(gòu)材料；此外，建筑物的建造年限也會產(chǎn)生較大影響。

三、建筑物安全風(fēng)險評估

地鐵施工可能會引發(fā)建筑物均勻沉降、傾斜、扭轉(zhuǎn)、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(fēng)險評估。

（一）建筑物資料調(diào)查

為確切掌握建筑物的實際數(shù)據(jù)及與地鐵結(jié)構(gòu)之間的位置關(guān)系，有必要對建筑物的結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)形式、材料、建造年限、建筑物地下地質(zhì)構(gòu)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(xiàn)狀評估

根據(jù)建筑物的調(diào)查資料，依照評價指標對建筑物進行現(xiàn)狀評估，以規(guī)避施工中的風(fēng)險。

（三）水平位移預(yù)測

1.施工降水的影響。根據(jù)地質(zhì)勘察資料，施工降水時應(yīng)首先考慮當(dāng)前最不利的水位降深位置，并選擇會產(chǎn)生較小的地面沉降的降水方案，進而估計因降水導(dǎo)致地層有效應(yīng)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(chǎn)生較大的影響時且風(fēng)險較大時，應(yīng)采取設(shè)計專項降水方案降低風(fēng)險。

2. 地表沉降控制標準。由于外界環(huán)境的不同，對于地表沉降控制標準，應(yīng)根據(jù)地鐵施工范圍內(nèi)的環(huán)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(nèi)。根據(jù)駱建軍[2]等學(xué)者的研究，多層和高層建筑的整體傾斜允許值和高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的傾斜允許值

四、建筑物的安全措施

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，地鐵雖作為城市的配套設(shè)施淡然存在，但是，地鐵施工可能引發(fā)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(chǔ)兩側(cè)土體薄弱易損，可根據(jù)工程實際進行注漿加固、設(shè)置隔離樁或?qū)ㄖ镞M行基礎(chǔ)托換或加固。

（二）施工過程監(jiān)測

施工中應(yīng)隨時對作業(yè)進行監(jiān)控量測。監(jiān)控量測是施工中不可或缺的手段，監(jiān)控量測的主要任務(wù)是修正設(shè)計、指導(dǎo)施工，提高安全性。大量工程實踐經(jīng)驗表明，現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值計算，可有效了解圍巖的穩(wěn)定性以及在施工過程中的應(yīng)力動態(tài)和支護結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，從而指導(dǎo)施工工序預(yù)防坍塌，保證施工安全，為施工組織提供了決策依據(jù)，也完善了設(shè)計。

（三）施工過程控制方法

1.工法優(yōu)化

對施工工法進行數(shù)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(jù)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(jiān)測地表沉降值及水平位移值，使這兩個數(shù)值控制在標準內(nèi)。

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(yīng)根據(jù)工藝的具體要求全面考慮相關(guān)因素；加強監(jiān)控量測，發(fā)現(xiàn)問題，立即采取措施；在不良地質(zhì)條件下施工時，考慮地質(zhì)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(fēng)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(fēng)險管理。

[1]曹根發(fā).地鐵施工鄰近管線安全風(fēng)險管理研究[J].交通建設(shè). 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(fēng)險管理[J].巖土力學(xué).2007年7月.第28卷第7期.

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

TU714

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1007-6344（2017）05-0273-01