盾構(gòu)施工對(duì)周圍建筑物的安全影響及處理措施

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正文：

1 引言

盾構(gòu)施工技術(shù)主要應(yīng)用于地鐵隧道工程施工中，通過利用盾構(gòu)設(shè)備，對(duì)開挖面、圍巖等進(jìn)行控制，降低滑坡失衡事故的出現(xiàn)概率，同時(shí)又能對(duì)渣土進(jìn)行及時(shí)處理，由此可見，盾構(gòu)施工技術(shù)具有安全穩(wěn)定性好、工作效率高、環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。然而，盾構(gòu)施工在實(shí)際過程中會(huì)對(duì)地表造成一定程度的移動(dòng)和沉降，從而對(duì)周邊建筑物的安全和穩(wěn)定帶來一定影響。因此，在進(jìn)行盾構(gòu)施工時(shí)必須加強(qiáng)對(duì)周邊建筑的安全影響因素分析，及時(shí)采取有效措施消除各種不安全因素，保障建筑物的安全與穩(wěn)定。

2 盾構(gòu)施工對(duì)周圍建筑物的安全影響分析

在地鐵隧道盾構(gòu)施工過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)盾構(gòu)近距離穿越建筑物的情況，容易給周圍建筑物帶來安全隱患，引發(fā)地層變形或地面沉降，從而使地基土體的支承狀態(tài)和外力條件發(fā)生變化，再進(jìn)一步對(duì)周圍建筑物帶來一定影響，主要體現(xiàn)為以下方面：

2.1 盾構(gòu)施工對(duì)淺基礎(chǔ)建筑物的影響

（1）地表垂直變形對(duì)建筑物的影響

當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)均勻沉降或均勻隆起時(shí)，對(duì)周圍建筑物的影響也會(huì)相對(duì)較小，所以建筑物表面不會(huì)產(chǎn)生大幅度沉降而造成裂縫；但當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)不均勻沉降或不均勻隆起時(shí)，則會(huì)使建筑物表面出現(xiàn)明顯特征，還會(huì)嚴(yán)重影響建筑物的整體結(jié)構(gòu)。這對(duì)于淺基礎(chǔ)建筑物來說，地表沉降產(chǎn)生的傾斜的影響較為重大，一旦建筑物受到較大地表傾斜影響后則會(huì)容易出現(xiàn)墻面斷裂、結(jié)構(gòu)傾塌等不良情況，嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性。

（2）地表水平變形對(duì)建筑物的影響

地表水平變形是指地表出現(xiàn)拉伸或壓縮，地表水平變形對(duì)建筑物的破壞也是很巨大的，當(dāng)建筑物的抗拉伸能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于抵抗壓縮的能力時(shí)，在極小的地表拉伸作用下也會(huì)使建筑物出現(xiàn)裂縫，特別是砌體建筑。一般來說，門窗洞口部位最容易產(chǎn)生裂縫。地表壓縮變形會(huì)將建筑物的門窗洞口擠成菱形、使建筑墻體或圍墻出現(xiàn)褶曲、使建筑屋面鼓起。盾構(gòu)施工產(chǎn)生的地表變形對(duì)建筑物的影響是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展過程，通常建筑物會(huì)先受地表隆起的影響，再受到下沉移動(dòng)的影響，隨著沉降幅度的不斷增加，對(duì)建筑的破壞作用也越來越明顯。

2.2 盾構(gòu)施工對(duì)深基礎(chǔ)建筑物的影響

在盾構(gòu)施工期間，周邊建筑物的樁基土地會(huì)受到一定影響而產(chǎn)生沉降，當(dāng)深基礎(chǔ)樁柱在負(fù)摩阻力的影響下下沉加劇，在建筑物整體壓力的作用下沉降增大，使建筑出現(xiàn)裂縫或結(jié)構(gòu)斷裂。另一方面，盾構(gòu)施工產(chǎn)生的外力作用也會(huì)使周圍建筑的樁基土地出現(xiàn)側(cè)向變形，而樁基會(huì)朝著土地側(cè)向變形的方向發(fā)生傾斜或移動(dòng)，影響建筑物的穩(wěn)定性。此外，盾構(gòu)施工會(huì)對(duì)建筑物樁基周邊的整體地形造成一定破壞，樁基就會(huì)減少對(duì)建筑物整體的負(fù)荷力與承載力，使建筑物出現(xiàn)大幅度沉降，影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。

3 盾構(gòu)施工對(duì)周圍建筑物安全影響的處理措施

就目前而言，針對(duì)盾構(gòu)施工對(duì)周圍建筑物安全影響的處理措施主要包括以下幾個(gè)方面，具體為：

3.1 積極保護(hù)措施

積極保護(hù)措施是指在盾構(gòu)施工前通過優(yōu)化各項(xiàng)施工參數(shù)盡量減少施工對(duì)周圍建筑的不利影響。首先，在進(jìn)行盾構(gòu)施工前，要根據(jù)實(shí)際工程情況合理選擇施工參數(shù)，通過分析預(yù)測(cè)盾構(gòu)施工產(chǎn)生的地面變形對(duì)建筑物的土地影響，優(yōu)化選擇與本工程相適應(yīng)的施工參數(shù)。在盾構(gòu)施工期間，通過信息化施工同時(shí)優(yōu)化施工參數(shù)，有效控制建筑物附近的地層變形，保證盾構(gòu)施工不會(huì)嚴(yán)重影響建筑的正常使用和安全性。

此外，在進(jìn)行盾構(gòu)開挖施工時(shí)，要確保開挖軸線與設(shè)計(jì)開挖軸線保持一致，盡可能減小盾構(gòu)開挖糾偏量，從而減小因盾構(gòu)糾偏對(duì)建筑物周圍土層的剪切擠壓干擾，同時(shí)有利于控制盾構(gòu)尾部和管片后背間的間隙和地層損失，避免因盾構(gòu)機(jī)器突然停止推進(jìn)產(chǎn)生巨大土壓而使地層變形加劇。最后，在盾構(gòu)施工期間要保持連續(xù)施工，當(dāng)必須要停止推進(jìn)時(shí)要做好防后退保護(hù)措施，盡可能減少停機(jī)推進(jìn)對(duì)土層的影響，如圖1。

3.2 工程處理措施

（1）隔斷法

隔斷法是常見的盾構(gòu)施工對(duì)周圍建筑物安全影響的處理措施之一，其實(shí)質(zhì)是通過在建筑物和盾構(gòu)隧道中設(shè)置隔斷措施，以減少盾構(gòu)施工對(duì)建筑物的影響。需要注意的是，在應(yīng)用隔斷法時(shí)，要控制好建筑物與盾構(gòu)隧道之間的距離，通?？梢岳猛诳讟丁⑸顚訑嚢铇?、地下連續(xù)墻、鋼板樁等制成隔斷墻墻體，負(fù)責(zé)承擔(dān)由于地基差異造成的沉降以及施工過程中產(chǎn)生的負(fù)摩阻力和側(cè)向土壓力，盡可能減少因盾構(gòu)施工而產(chǎn)生的土體變形。另外，為避免隔斷墻發(fā)生側(cè)向移動(dòng)，應(yīng)在隔斷墻中增加支撐加固。隔斷墻施工也會(huì)對(duì)建筑物自身安全產(chǎn)生一定影響，因此，在進(jìn)行隔斷施工時(shí)要密切留意周邊土體的變化情況。

（2）土體加固法

土體加固法是指利用噴射攪拌、化學(xué)注漿等方式可對(duì)土體進(jìn)行加固處理，常見的土體加固形式有兩種，即對(duì)盾構(gòu)施工周邊建筑物的地基進(jìn)行加固或者對(duì)盾構(gòu)隧道周圍土體進(jìn)行加固的處理措施，通過加固建筑物的地基可以顯著提高建筑物地基的剛度和承載力，能有效抑制沉降變形帶來的影響。加固盾構(gòu)隧道周圍土體則是通過提高土體的強(qiáng)度和剛度，有效防止盾構(gòu)隧道周邊土地出現(xiàn)松動(dòng)，盡量減少盾構(gòu)施工對(duì)周邊建筑物的安全影響，如圖2。

（3）建筑物本體加固法

建筑物本體加固法是指通過增加建筑物本身主體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度，從而提高建筑物對(duì)沉降變形的抵抗能力，進(jìn)一步加強(qiáng)建筑物的安全性能。在應(yīng)用建筑物本體加固法時(shí)，施工單位通常會(huì)通過設(shè)置加固支撐、加固墻體、加固鋼筋等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)上部建筑物的加固處理，對(duì)于建筑基礎(chǔ)部分的加固處理則可以利用錨桿和加固樁。需要明確的是，建筑物本體加固法并不能有效消除盾構(gòu)施工對(duì)周圍建筑物的安全影響，在實(shí)際施工時(shí)，需要結(jié)合建筑物土體變化情況與盾構(gòu)施工的使用情況，充分考慮建筑物本體加固法是否適用于該工程，科學(xué)分析哪種方法才是最有效的解決方法。

（4）基礎(chǔ)托換法

基礎(chǔ)托換法是指通過托換樁基的基礎(chǔ)將原本樁基承載的壓力分散到其他樁基上，再將原本樁基拆除。一般來說，基礎(chǔ)托換法只有應(yīng)用在以下情況：第一，在進(jìn)行盾構(gòu)隧道開挖期間，當(dāng)需要穿過樁體時(shí)，若直接施工則會(huì)大大降低樁體的承載能力，此時(shí)可以利用基礎(chǔ)托換法轉(zhuǎn)移樁基承載力。第二，當(dāng)需要在樁基附近進(jìn)行開挖時(shí)，就會(huì)減弱樁體的側(cè)向約束力，大大降低樁基的承載力，此時(shí)也適合應(yīng)用基礎(chǔ)托換法。第三，當(dāng)盾構(gòu)開挖需要從樁底通過時(shí)也會(huì)削弱樁端的承載力，此時(shí)也可采用基礎(chǔ)托換法。由此可見，基礎(chǔ)托換法適用于樁體自身承載力受盾構(gòu)施工影響出現(xiàn)下降的情況，唯有采用基礎(chǔ)托換法才能滿足建筑物的支撐需求。

4 結(jié)束語

隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，城市地鐵隧道工程建設(shè)力度加大，盾構(gòu)施工技術(shù)在地鐵隧道工程中的施工必然會(huì)對(duì)周圍建筑物造成一定的安全影響，針對(duì)此，我們?cè)谡介_始盾構(gòu)施工前，必須對(duì)周圍建筑物的地質(zhì)情況進(jìn)行充分了解與勘察，并采取有效措施提高盾構(gòu)施工質(zhì)量，減少盾構(gòu)施工對(duì)周圍建筑物的安全影響，保證建筑物的安全性與穩(wěn)定性，推動(dòng)城市基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)工作的順利開展。