浅谈地铁施工对邻近建筑物安全风险管理

　　摘要：地铁施工会引起土体的沉降及变形，当地表沉降及变形达到一定程度时将对周围存在的各类建筑物造成影响，使其丧失正常使用功能，因此加强地铁施工对邻近建筑物安全风险管理十分重要。本文分析了地铁施工对邻近建筑物安全风险管理的必要性，通过识别地铁施工中存在的影响附近建筑物的危险、有害因素，分析其可能造成的风险严重程度，进而确定风险控制的措施，以达到改善施工环境、减少和杜绝安全施工事故、全面提高地铁工程建设安全管理水平的目标。

　　关键词：地铁施工;建筑物;风险管理

　　一、前言

　　由于人口急骤增加与经济快速发展,世界各大城市都在积极推动地铁建设,以解决交通拥堵问题。日本是亚洲第一个拥有地铁系统的国家，我国目前已有6个城市拥有地铁系统，还有10个以上城市的地铁系统,已经由国务院批准兴建。地铁施工历时长,大部分所经区域为土地开发强度大、 建筑物密集的城市中心区,加之我国多数城市位于沉积平原，土质松软，地下水位高，地质状况对地下工程极为不利,施工事故屡见不鲜。因此地铁施工对周边建筑物的影响应引起高度重视。

　　二、地铁施工对邻近建筑物安全风险管理的必要性

　　(一)我国大陆近期规划建设55条线路(至2014年)，线路里程约合达到1500公里。新建地铁短期内集中上马，有经验的勘察、设计和施工力量明显不足，使地铁工程建设过程中的风险大大增加。

　　(二)地铁工程相关技术标准不够完善，潜在技术风险不容忽视。

　　(三)地铁施工缺乏全面性论证和全过程参与的机制，缺乏从系统性上解决安全问题的理念和手段。

　　(四)地铁土建工程事故为我们敲响了安全的警钟

　　三、地铁施工对邻近建筑物的影响

　　(一)地表不均匀沉降

　　地表过量的不均匀沉降将导致房屋基础开裂，相邻框架荷载增加，引起多层或高层建筑的倾斜等危害。应注意地基允许的不均匀沉降，对于砌体承重结构由局部控制，对于框架结构和单层排架结构由相邻柱基的沉降差控制，对于多层建筑和高耸结构由倾斜值控制。

　　(二)地表曲率

　　由于地表曲率变化造成对建筑物的损害程度较大，在负曲率的作用下，建筑物的中央部位悬空，使墙体产生正“八”字裂缝和水平裂缝。如果建筑物长度过大，则在重力作用下，建筑物将从底部断裂，使建筑物破坏;在正曲率的作用下，建筑物的两端将会部分悬空，使建筑物产生倒“八”字裂缝，严重时会出现房架或梁的端部从墙体或柱内抽出，造成建筑物倒塌。建筑物因地表弯曲而导致的损害是一种常见的隧道开挖损害形式，这种损害与地基本身的力学性质有关，更与开挖引起的地表变形有关。

　　(三)地表水平变形

　　地表水平变形有拉伸和压缩两种，它对建筑物的破坏作用很大，尤其是拉伸变形的影响，因建筑物抵抗拉伸变形的能力远小于抵抗压缩变形 的能力，由于建筑物对地表拉伸变形非常敏感 ，位于地表拉伸区的建筑物，其基础侧面、底面均受来 自地基底外向摩擦力作用，基础侧面受来 自地基底外向水平推力作用，建筑物抵抗拉伸作用的能力很小，不大的拉伸变形足以使建筑物开裂。地表压缩变形对于其上部建筑物作用的方式也是通过地基对基础侧面推力与底面摩擦力施加的，其力的方向与拉伸时相反。一般建筑物对压缩具有较大的抵抗能力，但若压缩变形过大，同样可以对建筑物造成损害。

　　四、对附近建筑物的调查

　　(一)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。资料的调查包括与建筑物相关资料的调查和与地铁结构相关的资料的调查

　　(二)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。评估内容包括建筑物安全性的评估和 建筑物沉降的控制值。

　　五、建筑物风险控制措施

　　(一)施工过程监测

　　监控量测是地下工程信息化设计、施工必不可少的手段。由于地铁施工，必然会对其周围影响范围内的建筑物产生影响，导致建筑物出现裂缝、倾斜、甚至倒塌。因此，应将建筑物的监控量测作为一个重要的工序纳入到建筑物的风险评估中。

　　在地铁施工过程中，必须对土建施工影响实施全过程进行监测、及时提供监测信息和预报，以便评估地铁施工对建筑物的影响程度，预报可能发生的安全隐患。在监测过程中，对各监测项目的监测值可采用预警值、报警值、极限值三个等级进行控制。

　　(二)施工过程控制

　　在前面的分析中，确定了各个柱基的沉降(水平位移)控制标准以后，先选择最优的施工工法及辅助施工工法，在确定了最优的施工工法或辅助工法的基础上，进行施工过程的沉降控制，保证沉降在控制范围之内。

　　(三)施工过程沉降控制

　　施工过程沉降控制的应用在于严格控制每一施工步序的地表沉降值或水平位移值，从而最终到达控制地表的整个沉降值和水平位移值在控制标准内，其步骤是：

　　1.依据现场调查、工程经验， 参考 计算分析，在满足建筑物的结构承载力的前提下，综合考虑 经济 技术指标，确定施工过程中控制参数的总的控制指标;

　　2.在此基础上，结合前面的施工工法，确定每道工序的控制目标。依据以往经验，结合 理论 、数值计算，给出每步控制标准;

　　3.在施工过程中，如前一步施工工序控制参数在控制标准范围内，则继续施工，如前一步工序控制参数超过该步控制标准，则调整以后施工过程，保证提出每一道工序的沉降控制值;

　　六、建筑物的一般保护和加固措施

　　(一)一般保护措施

　　施工前调查所有在施工影响范围内的建筑物，着重查明建筑物的结构形式、基础形式、数量、修建年代、材质、质量状况、工作状态、与地铁线路的位置关系等。当建筑物具有很大的破坏风险时，应遵循“先加固、后施工”的原则。

　　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。

　　当邻近建筑物破坏的风险较小时，一般可以边施工、边加固，并进行施工过程量测监控。当邻近建筑物破坏的风险较小时，可以先施工、后加固，即在施工结束后，再根据具体情况确定是否需要对建筑物进行加固。

　　(二)加固措施

　　1.暗挖隧道严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测、早成环、环套环”的施工原则进行开挖支护，控制地层的下沉量。

　　2.加强建筑物的监控量测，根据建筑物的性质、结构形式、基础形式等建立不同的控制值，通过监控量测及时掌握建筑物的变形情况，及时调整施工工艺，确保建筑物保护管理在可控状态。

　　3.不良的地质地段必须采取特殊的施工技术措施，如进行地质改良，缩短循环进尺等，以防止沉降超限。

　　4.喷射混凝土施工时应预留注浆管，支护完成后压注水泥浆或水泥砂浆回填背后空隙，并加固被扰动土体。

　　5.加强洞内外的注浆措施，控制地层沉降。

　　七、结论

　　随着城市现代进程的加速，地上交通已经不能满总人们日常的交通需求，越来越多的城市开始规划地下交通----地铁。地铁施工会对附近建筑物带来有害因素，甚至可能造成安全事故。因此，为了确保地铁施工期间建筑物的安全使用，在施工过程中必须，加强对附近建筑物的安全风险管理。通过建筑物的现状进行调查和评估，并且根据建筑物的沉降及倾斜控制标准，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，保证地铁工程的顺利进行。

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