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地铁施工对邻近建筑物安全风险管理
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内容提示：随着城市现代化进程的加速，对交通设施建设的需求在不断的增加。由于城市所处的特殊环境，地铁在城市交通中占有很重要的位置，且发展迅速。地铁施工对近邻建筑物的影响已成为地铁工程中的重点和难点。因此，在施工过程中必须采取可靠措施，并且根据建筑物的沉降及倾斜控制标准，对地铁施工过程进行有效的管理，严格控制地表沉降，才不会影响邻近建筑物的安全使用。针对地铁施工对邻近建筑物的安全影响，提出安全管理的程序
摘 要：随着城市现代化进程的加速，对交通设施建设的需求在不断的增加。由于城市所处的特殊环境，地铁在城市交通中占有很重要的位置，且发展迅速。地铁施工对近邻建筑物的影响已成为地铁工程中的重点和难点。因此，在施工过程中必须采取可靠措施，并且根据建筑物的沉降及倾斜控制标准，对地铁施工过程进行有效的管理，严格控制地表沉降，才不会影响邻近建筑物的安全使用。针对地铁施工对邻近建筑物的安全影响，提出安全管理的程序、方法和内容以及建筑物的一般保护措施，可用于指导该类工程的施工和管理，保证该类工程的顺利进行。（参考《建筑中文网》）
关 键 词：地铁施工；沉降；监控量测；建筑物；控制标准；风险管理
1 前 言
21 世纪初是城市地下铁道、各种隧道工程以及地下空间工程大发展的重要时期。为解决城市交通、停车、贸易、通讯、供水以及供电等工程项目占地的重大难题，人们将大力开发利用地下空间[1]。随着城市建设的发展，在市区修筑地下工程，尤其是在地面建筑密集、地下管线复杂的城市中心地区，地铁施工引起的地面沉陷将有可能危及周围建筑物的安全。因此，必须对地铁施工进行安全管理。在施工前必须清楚地掌握工程沿线建筑物的构造、型式、年代、使用状况等情况，对工前建筑物进行评估，确定建筑物的已有的变形以及抵抗剩余变形的能力。其次在施工过程中进行监控量测，并根据评价指标进行判断，对建筑物进行评估。这样可以对城市地下工程施工对建筑物影响的问题，做出比较合理的技术决策和现场应变措施。最后对建筑物工后进行评估。
目前国内外在对地铁施工对建筑物的影响评估时有不少文献资料[2,3]，国内文献[4-6]对地铁施工对建筑物的影响以及对建筑物采取的保护措施进行了描述，都是以个案的形式出现，并没有系统地介绍怎么进行建筑物的安全风险评估，并且对于建筑物在地铁施工过程中到底还能承受多大的剩余变形（即建筑物的现状评估），基本上都没有涉及到。因此，本文针对上述几点，从地铁施工对建筑物产生影响以及管理方面提出建筑物的安全风险评估步骤，以便对其他类似工程提供参考和借鉴。
2 建筑物施工安全风险评估
在地铁施工过程中，由于地层的扰动，必然会对地铁结构周围的建筑物产生一定程度的影响。为了确保地铁施工期间建筑物的安全使用，必须对建筑物的现状进行调查和评估，预测地铁施工对建筑物产生的影响范围和程度，及时采取相应得处理措施，才能使地铁施工在保证建筑物正常运营的前提下得以安全有序地进行。为此，应开展以下 5 个方面的工作：①建筑物资料的调查；②建筑物现状评估；③地铁施工对邻近地层和建筑物的影响与预测；④地铁施工沉降控制标准的制定；⑤地铁施工过程管理和控制程序的制定，其总的流程图见图 1。
2.1 建筑物资料调查
资料调查的目的是确切地掌握建筑物的实际数据及其与地铁结构之间的空间位置关系。资料的调查包括如下方面。
2.1.1 与建筑物相关资料的调查
与建筑物相关的调查资料主要包括：原设计图和竣工图、工程地质报告（对于以前没有或缺少的资料，必要时须进行补勘）、历次加固和改造设计图、事故处理报告、竣工验收文件和检查观测记录；原始施工情况（原始施工资料）；建筑物的使用条件；根据已有的资料与实物进行初步核对、检查和分析。
2.1.2 与地铁结构相关的资料的调查
与地铁结构相关的资料调查主要包括：平面布置图；施工区地质资料图；设计资料，包括车站的纵横断面形式与尺寸等；与建筑物的位置关系图；结构材料性能和几何参数的检测和分析，结构构件的计算分析、现场实测，必要时进行结构检验。
2.2 建筑物现状评估
为了解地铁施工前建筑物的当前工作状态，并为地铁施工过程中地面沉降（倾斜）控制标准和施工技术方案的制定提供依据，应对工程影响范围内的建筑物进行现状评估。评估的目的在于：①准确判断建筑物的危险程度，及时对建筑物进行治理和加固，确保使用安全；②通过检测及分析，评估建筑物当前的工作状态和抵抗附加变形的能力；③为制定建筑物附加变形（如沉降、差异沉降、水平位移以及倾斜等）的极限控制值提供依据。
2.2.1 评估范围
根据地铁施工的影响范围以及建筑物在地铁施工过程中可能遭受的破坏，确定被评估的建筑物，对于区间隧道，原则上为隧道中线左右各 30 m 范围内的建筑物；对于车站，车站中线左右各 50 m范围内的建筑物均应进行评估。对于每一幢建筑物，应根据建筑物与地铁结构的位置关系，建筑物的性质、基础形式、建筑物的重要性等各个方面，进行综合判断，确定该建筑物是否应进行安全现状的评估。
2.2.2 评估内容
（1）建筑物安全性的评估
建筑物安全性评估内容包括 4 部分：地基基础、上部结构承载力的验算及评估；结构变形；裂缝；构造与连接。根据建筑物安全性鉴定的相关规范、规程判断建筑物的现有安全等级。
（2）建筑物沉降的控制值
根据建筑物的工前沉降（或差异沉降），验算建筑物结构的承载能力以及剩余承载能力，最后确定建筑物的剩余变形能力（沉降或差异沉降）。对于特殊性质的建筑物，如独立柱基的木结构建筑物，除了要确定每个柱基的沉降控制值外，还应确定其相邻柱基之间的水平位移（或相对水平位移）的控制值。
2.2.3 评估方法
（1）基础既有沉降的估算
推算基础工前沉降（或差异沉降），采用《建筑地基基础设计规范》（GBJ 7-89），并配合基础的测量方法，对建筑物进行倾斜测量，推算建筑物的工前差异沉降；
（2）建筑物既有承载力的估算
根据结构基础的沉降（或差异沉降）值及木结构建筑物分别进行简化计算。
① 一般建筑物结构简化计算模型
对一般建筑物的破坏进行了评估可以采用简化的方法，将建筑物简化成为在集中荷载力作用下的理想的跨度为 L，高度为 H 的梁的变形，这也是目前最为广泛使用的一种评估方法，具体可参考文献[2]。
② 木结构建筑物简化计算模型
木结构建筑物结构荷载的计算不同于前面的一般建筑物计算，它应借助于现有的一些结构分析软件进行计算。在建立柱基础的沉降量、水平位移量与结构受力变形之间的关系时，也应当对木结构建筑物进行简化，具体可参考文献[3]。
根据对建筑物上部结构承载力的分析，评估结构的抗变形能力。在结构检测、材料退化评估、基础工前沉降和承载力估算、上部结构承载和变形的基础上，制定地铁施工前剩余沉降（差异沉降）的建议值，同时还应确定其相邻柱基之间的水平位移（或相对水平位移）的控制值。
2.3 地铁施工地表沉降（水平位移）预测
2.3.1 施工降水的影响
根据地质勘察资料，在施工降水时，应考虑到当前最不利的水位降深位置；同时应考虑采用哪种降水方案会产生较小的地面沉降；估计因降水导致地层有效应力增加而带来的最不利的地层沉降值。对于因施工降水造成的沉降值可以参考文献[1]。
如果地铁结构邻近有风险很大的建筑物，并且降水可能会对建筑物产生较大的影响时，应进行专项降水方案的设计。
2.3.2 暗挖施工过程的影响
采用三维数值模型，模拟在某一施工工法下的施工过程，分析对邻近地层和建筑物柱基的影响方式；利用已有的实测数据“标定”数值模型（确定模型计算参数）；然后利用“标定”的数值模型预测后续施工工序对建筑物沉降的影响水平。
对于地表沉降的控制标准，目前国内还没有一个完全的统一标准，但无论是设计单位、还是施工单位，都有一个不成文的规定，即在浅埋暗挖地铁施工过程中，地表沉降值控制在 30 mm 以内。实际上，通过我们对北京地铁5号线12个浅埋暗挖区间、7 个浅埋暗挖车站的地表沉降值的统计分析，地表沉降值远远大于 30 mm（如北京地铁 5 号线蒲黄榆车站，多数地表测点沉降值超过 200 mm），但周围建筑物均未出现危险。因此对于地表沉降控制标准的问题，应根据地铁施工范围内的环境进行分析。
隧道开挖完全要求建筑物不出现沉降、变形和裂缝等几乎是不可能的，只是其大小而已。问题的关键在于如何将其控制在容许范围之内。对此，有关设计规范做出了具体的规定[7]。由于地基不均匀等因素产生的变形，对于砌体承重结构应有局部倾斜控制，砌体承重结构沿纵墙 6～10 m 内基础两点的沉降差与其距离的比值：对中、低压缩性土为0.002，对高压缩性土为 0.003；对于框架结构和单层排架结构应有相邻柱基的沉降差控制，单层排架结构（柱距为 6 m）柱基的沉降量为 200 mm，框架结构对中、低压缩性土的沉降差为 0.002 L，对高压缩性土的沉降差为 0.003 L（L 为相邻柱基的中心距离）；对于多层或高层建筑或高耸结构应有倾斜值控制，见表 1 和表 2；必要时还应控制平均沉降量，对于体型简单的高层建筑基础的平均沉降量的限制为 200 mm。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200810/8975.htm
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