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地铁隧道施工对邻近桩基建筑物的影响研究

发表时间：2021/5/13 来源：《基层建设》2021年第2期作者：李健生

[导读] 摘要：随着城市人口的不断增加，我国城市建设越来越侧重于地下空间的利用。

        中铁九局集团第七工程有限公司辽宁省沈阳市 110000
        摘要：随着城市人口的不断增加，我国城市建设越来越侧重于地下空间的利用。在地下空间的利用中，通过修建地铁工程可以在很大程度上解决交通拥堵问题。通常地铁选线会经过人口密集和交通繁忙的地段，在地铁工程施工中，会对周围土体产生影响，打破土体初始应力平衡，对周围建筑物造成影响。所以通过研究地铁隧道施工对临近建筑物影响，可以更好的降低地铁隧道施工中安全风险，促进城市的发展。
        关键词：关键词：地铁施工；既有建筑物；风险评估
        1建筑物现状评估
        1.1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30m范围内的建筑物；对于车站，车站中线左右各50m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。
        1.2评估内容
        1.2.1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。
        1.2.2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。
        1.3评估方法
        1.3.1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》（GBJ7-89），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；
        1.3.2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。
        2地铁隧道施工对临近对建筑物的影响
        2.1对建筑物基础的影响
        地铁隧道工程施工过程中，通常会对周边土体产生扰动，给土体应力状态造成较大的影响，从而进一步影响到施工周边建筑物的稳定性、安全性。另外在地铁隧道施工中，如果周围有建筑物，就会对地层沉降产生很大影响，所以在地铁隧道施工中，需要对隧道、土体和建筑物三者之间进行综合考虑。在地铁隧道施工中，对周围建筑物影响，通常表现为倾斜、沉降和变形三种形式。
        2.2对建筑物上部结构的影响
        2.2.1地表沉降破坏
        地铁隧道工程施工过程中也会对建筑物上部结构带来很大的影响。地表沉降主要分为均匀沉降和不均匀沉降，如果发生均匀沉降，只要沉降量不超过限值，就不会对建筑物稳定性产生影响。但是如果发生不均匀沉降将会带来严重的后果，会导致建筑物基础出现变形，给建筑物上部结构稳定性产生威胁。一是，对于砌体结构的建筑物，如果发生不均匀沉降，就会导致建筑物出现裂缝问题。二是，对于建筑物底面积较小的建筑物，如果发生不均匀沉降就会对建筑物内部结构产生影响，所以在地铁隧道施工中，需要对周围建筑影响进行合理分析，采取相关措施进行应对，从而更好的保证地铁隧道施工顺利进行。另外在地铁隧道施工中，如果周期建筑物所处的地下水位比较高，一旦发生沉降就会导致建筑物基础长期处于潮湿状态，会对建筑物结构稳定性产生很大影响。
        2.2.2地表水平变形破坏
        在地铁隧道施工中，会发生地表水平变形问题。在对周围建筑物影响中，如果建筑物是以混凝土结构为主的建筑物，这种建筑物主要以抗压能力比较强，如果在拉应力的影响下，会导致建筑物发生开裂，会建筑物使用寿命造成影响。

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另外在对周围建筑物影响中，虽然大部分建筑物结构抗压能力比较强，但是如果发生过量压缩，就会导致建筑物产生挤碎性破坏，对建筑物结构稳定性产生影响。
        3控制地铁隧道施工地面沉降及变形测量方法
        3.1监测桩
        用木桩和钢钎钉入土中，用水准仪持平，即可测量土体表面的沉降量。一个监测桩只能观察路面上一点的沉降，若要进行整个断面的沉降测量，必须埋设多个监测桩。在不同位置埋设的监测桩的尺寸有着不同的要求。
        3.2沉降水杯测量
        沉降水杯利用连通器原理，把路基内部某一点的高程映射到路基外部，故测量路基外部该映射点的高程即可知道路基内部观测点的高程。通过一定时间段监测该映射点高程的变化，即可清晰点绘出路基内部观测点的形变历程。而这些形变历程是研究路基变形机理及规律的基础数据。其优点在于观测方法原理简单、浅显易懂、造价低廉。缺点是根管的埋设要求比较高，如果埋设不平顺，容易形成气泡阻塞水管，使测试无法进行；在比较寒冷的地区也不适应；直接目测观测水杯读取液面刻度值，精度较低（士1mm）。该方法用于室内试验观测比较容易，用于实际工程观测时，由于现场条件复杂、天气变化异常、实际操作比较困难，一般较少使用。
        3.3沉降板
        沉降板一般用于观测软土地基总沉降，测试地基面在不同处理措施、不同荷载条件下地基面的沉降分布。沉降板作为沉降动态观测的方法之一，以其代价低、设置方法简单、易观测被广泛采用，取代了一些地区使用仪器观测，但数据的准确性和精确性容易受影口向。沉降板底座随着路基沉降，通过与底座相连的测杆，可以测得底座埋设处的路基沉降值。
        3.4磁环沉降仪
        磁环沉降仪[5]是分层沉降仪中运用最为广泛的一种。磁环沉降仪的工作原理磁环沉降仪所用传感器是根据电磁感应原理设计，将磁感应沉降环（沉降标）预先通过钻孔方式埋入地下待测的各点位置，当传感器通过磁感应环时，产生电磁感应信号送至地面仪表显示，同时发出声光报警（一般是蜂鸣器发出信号）。读取孔口标记点上对应钢尺的刻度数值，即为沉降环的深度。一般每次测量值与前次测值相减即为该测点的沉降量。但是实际测量中可以根据条件，选择孔口标高或最底层沉降标位置作为监测基准点，通过对不同时期测量结果的对比分析，可以确定各土层的沉降（或隆起）结果。
        4邻近建筑物影响的控制
        4.1施工前的主要加固措施：
        （1）根据工程实际情况，选择进行地层注浆、隔离桩等措施，严重时可以采用建筑物桩基托换或加固措施；
        （2）地层注浆：从地表或洞内注浆加固地层；
        （3）隔离桩：从地表或洞内施作隔离桩；
        当邻近建筑物破坏的风险较大时，应考虑在地面或洞内施作隔离桩，并对建筑物基础进行处理，控制基础相邻的地层沉降。当建筑物为桩基础，可以考虑实施桩间注浆，提高外侧土体的固结程度与密实度，增加桩底部承载区域内的约束，力求将桩周的摩阻力损失降至最低。从而减小建筑物本身的变形程度。如果建筑物基础为桩基础，且桩长较短，应考虑在地面打设深桩，通过后植筋技术承台扩大，并将部分荷载转移至新增设的深桩上，使之能与短桩共同承受上部荷载，一起抵抗后续施工中的变形。
        4.2对邻近的建筑物进行保护措施
        在地铁隧道施工中，为了减少对邻近建筑物的影响，需要对邻近建筑物采取保护措施。一是在可以对邻近建筑物进行注浆加固，可以把建筑物变形量控制在一个比较小的范围内，达到对邻近建筑物保护的目的。二是在地铁隧道施工中，可以通过对地基的加固来稳定建筑物，达到保护建筑物稳定性的目的。
        结束语
        在城市发展中，通过地铁建设可以更好的缓解城市交通压力。在地铁隧道施工中，会对邻近建筑物产生一定影响，所以需要采取合理措施来邻近建筑物进行保护，达到对邻近建筑物保护的目的，更好的保定地铁隧道工程顺利进行。
        参考文献：
        [1]王梦恕.21世纪我国隧道及地下空间发展的探讨[J].铁道科学与工程学报，2004（1）：7-9.
        [2]王云琪，徐鹏举，祝树红.盾构隧道施工对近接管线影响参数研究[J].低温建筑技术，2016（3）：95-97.
        [3]施成华，彭立敏，刘宝琛.浅埋隧道开挖对地表建筑物的影响[J].岩石力学与工程学报，2004，23（19）：3310-3316．