地铁施工在地上建筑物的影响

分类：建筑工程论文发表 时间：2020-11-24 10:24 关注：(1)

　　地铁在施工某区间时下穿一住宅楼，基于此，在盾构法施工该区间前对住宅楼进行安全性鉴定，并依据安全性鉴定结果进行地铁施工对住宅影响的风险评估，该区间地铁施工完成后进行第二次安全性鉴定，根据该三阶段分析及鉴定，了解地铁施工对其地上建筑物的影响。

　　关键词：地铁施工；地上建筑；安全性鉴定；风险评估

　　1引言

　　现在交通压力日益增大，好多大中型城市均已或者正在兴建地下轨道交通来缓解地面压力，而地下轨道交通的施工不可避免地会对其上或周边建筑产生影响，尤其会导致其不均匀沉降，从而产生安全隐患[1]。本文基于某工程实例对该现象进行探讨。

　　2工程概况及地质条件简述

　　地铁施工对周边建筑物的影响最大因素包括建筑物本身的抵抗变形能力及地基土质情况，该建筑工程概况及地基土质情况分述如下。2.1工程概况2.1.1住宅楼工程概况某住宅楼位于太原市，建于1996年，为地下一层、地上九层坡道住宅，设一坡度1：7坡道及一部双跑楼梯，建筑物总高度为25.8m，总建筑面积为7085.67m2，每层14户，9层共计126户居民。该楼为钢筋混凝土—砖墙混合结构，基础为墙下条形基础，基础埋深2.94m，地基处理采用高压喷射注浆法，处理深度为10.5m，控制桩径为600mm。2.1.2地铁工程概况地铁区间采用盾构法施工，管片环外径6.2m，厚度0.35m，区间覆土11.7m~24.3m，轨面埋深16.7m~29.3m。区间左线起始里程为ZDK22+019.629，终止里程为ZDK23+118.149，区间YDK22+222~YDK22+253右线区间施工时，下穿该住宅楼正下方，该楼基础与区间右线结构最小竖向净距为15.56m，距离区间左线结构外边线最近距离为5.30m。相对位置关系见图1。图1地铁YDK22+222~YDK22+253区间与住宅楼相对位置关系2.2地基土质情况本区间地貌上属于汾河东岸一级阶地，局部为河漫滩，第四系地层发育，厚度较大[2]。据太原市地质资料，上覆地层厚度大于80m。2.2.1工程地质条件根据钻探揭示，地层分布较为稳定，本区间均为第四系(Q)地层覆盖。地表多为第四系人工填土(Q4ml)，其下为第四系全新统冲洪积(Q4al+pl)黏质粉土、粉质黏土、砂(粉)土、圆砾土及上更新统(Q3al+pl)粉质黏土、砂(粉)土、圆砾土等组成。持力层为第四系全新统冲洪积(Q4al+pl)粉质黏土，褐黄色～褐灰色，以软塑为主，局部流塑，夹有粉土、粉细砂透镜体，偶见角砾，含云母、腐殖物等。具有中等偏高压缩性。2.2.2水文地质条件①地下水类型本次勘察测得的地下水为第四系松散层孔隙潜水，位于杂填土层，埋深2.30m～7.50m，标高约为779.22m~781.45m。②地下水的动态特征根据《山西省太原市地下水动态观测报告》，每年12月至次年1月为枯水期，7月～9月为丰水期，年变幅水位约为1.0m。水流方向为东北到西南方向。

　　3地铁下穿施工前安全性鉴定

　　2018年7月下旬地铁施工该区间前地铁建设单位太原市轨道交通发展有限公司委托某第三方检测单位对该楼进行安全性鉴定。3.1结构布置及尺寸复核在工程现场采用激光测距仪及钢卷尺检查住宅楼宇轴线、层高、门洞尺寸、构件尺寸等，经核查，结构布置均与原设计基本相符；混凝土梁柱板主筋数量及布置与原设计基本相符。3.2现状缺陷检查结果现场检查发现除部分墙体渗水、顶板开裂渗水、个别梁钢筋锈蚀、个别混凝土浇筑不密实，屋顶女儿墙及房屋墙体抹灰开裂外，未出现明显影响结构安全和使用的损伤。3.3建筑角点的顶点侧向位移量测现场采用电子经纬仪对建筑物角点侧向位移进行量测，本次所检的建筑物角点侧向顶点位移值均未超过《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）规范[3]允许限值。3.4材料强度检测经现场检测，个别楼层混凝土柱梁现龄期抗压强度推定值低于设计强度等级；砖抗压强度满足设计要求，砂浆强度未达到设计强度要求。3.5安全性鉴定评级根据现场检测情况，结合设计图纸，经PKPM建模计算，砌体墙与混凝土梁板抗力与荷载效应之比均大于1.0，混凝土柱抗力与荷载效应之比介于0.95～1.0之间，该楼鉴定单元的安全性鉴定评级为Bsu，表明该楼安全性略低于《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）[4]对Asu级的规定，尚不显著影响整体的承载，可正常使用。

　　4地铁下穿施工前风险评估

　　安全性鉴定结果出具后、区间盾构始发准备工作已完成、盾构即将进洞始发前，地铁建设单位太原轨道交通发展有限公司于2018年9月委托某勘察设计院进行区间隧道施工对该楼影响的风险评估，评估结果如下：采用PLAXIS数值模拟技术进行风险评估，模型模拟范围为150m×150m×60m（模型长×宽×地基土计算深度），基本模型包含住宅楼、区间左线及区间右线，单元数约8.8万分析模型见图2。图2数值计算分析模型预测分析得到的沉降变形特别是最大沉降接近控制值，为了进一步严格控制变形影响，确保安全，建议在区间施工中针对该建筑物采取进一步的结构加固或预加固隔离保护措施。建议盾构穿越建筑物前，选择具有代表性的区间段作为试验段，根据地表变形监测数据及相应施工参数，优化调整穿越施工的盾构掘进参数。在盾构掘进过程中，严格控制相关盾构推进参数，包括土仓压力、出土量、同步注浆量等，如合理设置土压力，保持开挖面土体稳定，防止在盾构推进过程中的超挖；盾构穿越时保证推进速度的恒定、稳定，并避免过快的推进速度增加对土体的扰动；加强盾尾部分的同步注浆量；对盾尾间隙进行及时填充，以控制地层变形。同时应加强地面监测，信息化施工[5]。

　　5地铁下穿区间施工完成后安全性鉴定

　　2019年1月中旬该区间地铁施工完成1个月左右，太原轨道交通发展有限公司委托另一家第三方检测单位，对该楼进行安全性鉴定。5.1现状缺陷检查结果地铁下穿施工完成后，对住宅楼现状进行全面普查，检查发现，现状主要缺陷为个别住户地板面层开裂、入户门变形；室外地面拉裂；地下室顶板及地面存在渗水影响；地上部分个别墙体存在轻微开裂及粉刷层龟裂现象等。上述缺陷对结构的承载能力并无影响，但一定程度上影响了房屋使用功能。5.2建筑角点的顶点侧向位移量测经现场量测，该住宅楼整体呈向西、北方向整体倾斜趋势，且所测3个建筑角点顶点侧向位移值分别为0.30%、0.49%、0.42%，其中2个角点超出国家相关规范限值要求（0.3%），剩余1个角点倾斜量也已达到国家相关规范[3]限值。5.3沉降观测该住宅楼从2018年9月26日开始进行沉降观测，根据现场实际情况布置8个测点，观测过程中发现6号点无法进行观测，7号点初期受现场限制无法进行观测，观测点位布设见图3。图3沉降观测点位布设示意图沉降观测从2018年9月26日开始，至2019年1月20日止，共观测了68次，经过数据统计，该楼存在明显的不均匀沉降现象，各观测点在2018年9月26日~2019年1月20日期间累计沉降量介－16.88mm~－74.48mm之间。沉降速率在2018年12月10日~12月16日达到最大，后呈逐渐收敛趋势，最近107天日均沉降速率介于－0.179~－0.694mm/d之间，依据《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）[6]第5.5.5条之规定，当最后100天的沉降速率小于0.01mm/d~0.04mm/d时可认为已进入稳定状态，因此，该楼在观测周期内沉降尚未稳定。5.4安全性鉴定评级该住宅楼安全性等级为Csu级，根据《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）[4]有关规定，其安全性不符合本标准对Asu级的要求，显著影响整体承载，应采取措施。5.5抗震性能分析该住宅楼在抗震性能方面存在较多的缺陷和不足，包括：结构构件材料强度偏低、结构体系抗震不利、抗震承载力不足及混凝土柱轴压比超限等。5.6适修性鉴定评级该住宅楼整体适修性等级为Dr级。根据《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）[4]3.3.4条之规定，该楼修后功能极差，或纠倾等加固所需总费用接近甚至超过新建造价，适修性很差。6结论与建议①由于地铁施工，地上建筑物倾斜由未超规范允许值增大到不适于继续承载。②建筑物的安全性等级由Bsu级（基本满足《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）要求、尚不显著影响整体的承载、可正常使用）发展成Csu级(安全性不符合《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）对Asu级的要求，显著影响整体承载)。③综合该楼安全性鉴定评级、抗震性能分析及适修性评估结果，建议对该楼整体搬迁拆除或进行整体加固；2019年3月该楼住户搬迁完成后，该楼进行了拆除。

　　参考文献

　　[1]杨啸南.地铁隧道盾构法施工下穿建筑物分析[D].南昌大学,2015.

　　[2]焦清杰.太原地铁2号线工程建设面临的主要岩土工程问题分析[J].铁道建筑技术,2014(1):35-37,40.

　　[3]GB50007-2011,建筑地基基础设计规范[S].

　　[4]GB50292-2015,民用建筑可靠性鉴定标准[S].

　　[5]盾构隧道掘进对建筑物的影响及其控制技术研究[J].铁道建筑,2010(5):34-36.

　　[6]JGJ8-2016,建筑变形测量规范[S].

　　作者：罗飞