地鐵施工對周邊建筑物的影響分析研究

張偉 馬樹雋

摘 要：地鐵的修建為城市交通帶來了極大的便利，緩解了城市交通壓力，但地鐵施工過程中會對建筑物造成較大的影響，特別是對已有建筑物的影響較大，對城市居民財(cái)產(chǎn)與生命安全，構(gòu)成一定威脅，因此必須減少施工過程中帶來的安全隱患，加強(qiáng)防范和監(jiān)控措施降低對周圍建筑物的影響。

關(guān)鍵詞：地表沉降；建筑物形變；影響因素分析；防范措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.104

地鐵施工過程是影響地鐵施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，但地鐵施工過程中不可避免的對既有建筑帶來較大的影響，主要是因?yàn)榈罔F隧道施工對地下巖土體產(chǎn)生擾動，導(dǎo)致原有的平衡被打破逐漸轉(zhuǎn)化為新的平衡狀態(tài)。在平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程中，不可避免的造成地表面勢的位移和形變。

1 地鐵施工引發(fā)的地表沉降與水平形變影響

地鐵施工需修建隧道，若土方施工不規(guī)范或不恰當(dāng)，都會導(dǎo)致地表出現(xiàn)顯著沉降。若地鐵施工時(shí)，周邊原有建筑整體隨地表均勻沉降，則地鐵開挖對建筑物影響屬于可控范圍，不會對建筑物的主體造成嚴(yán)重?fù)p傷。但如果遇到特殊情況，例如，建筑物地下的水位較低，此時(shí)即使發(fā)生均勻沉降，也可能導(dǎo)致地面出現(xiàn)大量積水，從而引起建筑物的地基被浸泡。一旦出現(xiàn)這種問題，不僅建筑物的使用被干擾，而且由于地基圖被浸泡，因此建筑物的整體強(qiáng)度也會下降，不僅影響使用壽命而且對建筑物的安全性造成影響。

地鐵施工中開挖隧道還會導(dǎo)致地表發(fā)生水平變形，主要指的是地表的壓縮和拉伸形變。通常情況下當(dāng)?shù)乇沓霈F(xiàn)拉伸變形時(shí)，周邊建筑物受到的影響非常大，因此，即使拉伸形變非常微弱，仍然會導(dǎo)致建筑物墻體開裂，嚴(yán)重影響建筑物的外形以及實(shí)用性能。相比地表拉伸變形，壓縮變形對于建筑物損傷較小，但如果壓縮變形程度較大，就會導(dǎo)致建筑物發(fā)生擠碎性損傷，外形表現(xiàn)為墻體水平裂縫以及縱強(qiáng)褶曲，建筑物的結(jié)構(gòu)薄弱處會出現(xiàn)隆起，對建筑物造成極大的破壞。

2 建筑物傾斜與軌道振動影響分析

地鐵施工過程中大量挖掘土方會導(dǎo)致地表發(fā)生傾斜，一旦地表的傾斜程度達(dá)到閾值就會對周邊建筑物造成明顯的影響。建筑在自身重力的作用下，受到地表傾斜的影響出現(xiàn)偏心荷載，在這種情況下，會重新分布地基受到的承載壓力，打破了原有的壓力分布結(jié)構(gòu)因此，在承載結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了不可控的附加應(yīng)力導(dǎo)致出現(xiàn)地表水平剪切力。從外觀來看，建筑物在距離墻體較近處產(chǎn)生了剪切裂縫，若裂縫較大就會導(dǎo)致墻體坍塌，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致整個建筑物失去穩(wěn)定性，從而出現(xiàn)整體坍塌，形變情況如圖1所示。

地鐵施工完畢試運(yùn)行期間也會對建筑物造成較大的影響，因?yàn)榈罔F的列車在軌道運(yùn)行中車輪和軌道的接觸導(dǎo)致發(fā)生周期振動，同時(shí)對軌道裂縫產(chǎn)生較大的沖擊振動，上述震動都會影響地鐵隧道的周圍土層，從而對地表建筑產(chǎn)生沖擊影響，導(dǎo)致建筑出現(xiàn)裂縫或者坍塌。

3 地鐵施工監(jiān)測與防范措施分析

（1）在地鐵施工期間實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控。在施工全過程中，采用監(jiān)控手段加強(qiáng)施工過程的監(jiān)控，監(jiān)控的重點(diǎn)是施工周圍的現(xiàn)有建筑物。同時(shí)要對施工過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，得到測量數(shù)據(jù)后要及時(shí)進(jìn)行分析，對可能產(chǎn)生的建筑物影響進(jìn)行預(yù)先評估，根據(jù)評估結(jié)果采取安全防范措施排查施工過程中出現(xiàn)的安全隱患。為強(qiáng)安全防控力度，要對評估數(shù)據(jù)進(jìn)行等級評價(jià)，根據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)的程度予以分層處理，提高安全措施的效率和有效性。

（2）有效控制地鐵施工過程。加強(qiáng)施工過程的控制，有利于減少對周邊建筑物的影響，主要從以下幾個方面開展，首先要加強(qiáng)施工過程中的測量工作，得到詳細(xì)監(jiān)控測量數(shù)據(jù)，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)參考計(jì)算數(shù)據(jù)后預(yù)判可能發(fā)生的安全風(fēng)險(xiǎn)，提前做好防控措施。其次，要嚴(yán)格施工工序標(biāo)準(zhǔn)控制按照施工設(shè)計(jì)以及地鐵施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對施工工序的控制，提高工序的標(biāo)準(zhǔn)化，減少施工過程中可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。最后要在施工過程中充分考慮施工工序?qū)Φ乇沓两诞a(chǎn)生的作用確保施工過程中，地表的沉降值處在可控范圍內(nèi)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）采取地鐵施工的加固措施。地鐵施工挖掘隧道對周邊建筑物產(chǎn)生較大影響，因此要確保挖掘隧道過程中嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)開展，確保開挖支護(hù)符合施工要求，降低地表沉降值。在施工過程中要采取加固措施，通過嚴(yán)格控制土壓力值保護(hù)層面平衡，確保隧道施工過程中沒有超挖以及欠挖現(xiàn)象。另外，為了減少地表沉降，要盡可能保護(hù)好土體，盡量不采用擾動土體的施工工序，在挖掘隧道過程中，控制推進(jìn)速度及總推力。

4 結(jié)論

地鐵施工造成的地表沉降對建筑物造成較大影響，導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)墻體裂縫，嚴(yán)重的導(dǎo)致建筑物倒塌。為了確保地鐵施工附近建筑物的安全，就必須要加強(qiáng)施工過程中的監(jiān)控防范力度，確保建筑物受到的影響在可控范圍內(nèi)。

地鐵施工過程中對隧道的挖掘不可避免的對周邊現(xiàn)有建筑物造成一定影響，威脅了周邊現(xiàn)有建筑物的安全性，因此，為了減少地鐵施工中對地表建筑帶來的影響，要加強(qiáng)施工過程中的監(jiān)控防范措施，做好施工過程中的數(shù)據(jù)測量和安全風(fēng)險(xiǎn)分析，優(yōu)化施工方案提高施工質(zhì)量，有利于提升地鐵施工的數(shù)字化水平。

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作者簡介：張偉（1980-），男，山東德州人，本科，工程師，現(xiàn)從事軌道測量、監(jiān)測、工程測量等相關(guān)的研究與管理工作。