地铁施工对附近建筑物的影响

地铁施工对对附近建筑筑物的影响重庆交通大大学主要内容介介绍一.建筑物施工工安全风险险评估二.建筑物风险险控制措施施三.建筑物的一一般保护和和加固措施施四.施工完成建建筑物安全全风险评估估五.结论一.建筑物施工工安全风险险评估1、建筑物资资料调查2、建筑物现现状评估3、地铁施工工地表沉降降（水平位位移）预测测4、制定地表表沉降控制制标准1.建筑物资料料调查1.1与建筑物相相关资料的的调查与建筑物相相关的调查查资料主要要包括：原原设计图和和竣工图、、工程地质质报告（对对于以前没没有或缺少少的资料，，必要时须须进行补勘勘）、历次次加固和改改造设计图图、事故处处理报告、、竣工验收收文件和检检查观测记记录；原始始施工情况况（原始施施工资料））；建筑物物的使用条条件；根据据已有的资资料与实物物进行初步步核对、检检查和分分析。1.2与地铁结构构相关的资资料的调查查与地铁结构构相关的资资料调查主主要包括：：平面布置置图；施工工区地质资资料图；设设计资料，，包括车站站的纵横断断面形式与与尺寸等；；与建筑物物的位置关关系图；结结构材料性性能和几何何参数的检检测和分析析，结构构构件的计计算分析析、现场实实测，必要要时进行结结构检验。。地铁车站断断面示意图图2.建筑物现状状评估为了解地铁铁施工前建建筑物的当当前工作状状态，并为为论文联盟盟WWW.LWLM.COM整理地铁施施工过程中中地面沉降降（倾斜））控制标准准和施工技技术方案的的制定提供供依据，应应对工程影影响范围内内的建筑物物进行现状状评估。评评估的目的的在于：①①准确判断断建筑物的的危险程度度，及时对对建筑物进进行治理和和加固，确确保使用安安全；②通通过检测及及分析，评评估建筑物物当前的工工作状态和和抵抗附加加变形的能能力；③为为制定建筑筑物附加变变形（如沉沉降、差异异沉降、水水平位移以以及倾斜等等）的极限限控制值提提供依据。。2.1评估范围根据地铁施施工的影响响范围以及及建筑物在在地铁施工工过程中可可能遭受的的破坏，确确定被评估估的建筑物物，对于区区间隧道，，原则上为为隧道中线线左右各30m范围内的建建筑物；对对于车站，，车站中线线左右各50m范围内的建建筑物均应应进行评估估。对于每每一幢建筑筑物，应根根据建筑物物与地铁结结构的位置置关系，建建筑物的性性质、基础础形式、建建筑物的重重要性等各各个方面，，进行综合合判断，确确定该建筑筑物是否应应进行安全全现状的评评估。2.2评估内容（1）建筑物安安全性的评评估建筑物安全全性评估内内容包括4部分：地基基基础、上上部结构承承载力的验验算及评估估；结构变变形；裂缝缝；构造与与连接。根根据建筑物物安全性鉴鉴定的相关关规范、规规程判断建建筑物的现现有安全等等级。（2）建筑物沉沉降的控制制值根据建筑物物的工前沉沉降（或差差异沉降）），验算建建筑物结构构的承载能能力以及剩剩余承载能能力，最后后确定建筑筑物的剩余余变形能力力（沉降或或差异沉降降）。对于于特殊性质质的建筑物物，如独立立柱基的木木结构建筑筑物，除了了要确定每每个柱基的的沉降控制制值外，还还应确定其其相邻柱基基之间的水水平位移（（或相对水水平位移））的控制值值。地裂缝下衬衬砌的破坏坏隧道变形监监测点布置置隧道的急速速变形2.3评估方法（1）基础既有有沉降的估估算推算基础工工前沉降（（或差异沉沉降），采采用《建筑地基基基础设计规规范》（GBJ7-89），并配合合基础的测测量方法，，对建筑物物进行倾斜斜测量，推推算建筑物物的工前差差异沉降。。（2）建筑物既既有承载力力的估算根据结构基基础的沉降降（或差异异沉降）值值及木结构构建筑物分分别进行简简化计算。。①一般建建筑物结构构简化计算算模型对一般建筑筑物的破坏坏进行了评评估可以采采用简化的的方法，将将建筑物简简化成为在在集中荷载载力作用下下的理想的的跨度为L，高度为H的梁的变形形，这也是是目前最为为广泛使用用的一种评评估方法，，具体可参参考文献[2]。减小建筑物物的沉降变变形②木结构建筑筑物简化计计算模型木结构建筑筑物结构荷荷载的计算算不同于前前面的一般般建筑物计计算，它应应借助于现现有的一些些结构分析析软件进行行计算。在在建立柱基基础的沉降降量、水平平位移量与与结构受力力变形之间间的关系时时，也应当当对木结构构建筑物进进行简化，，具体可参参考文献[3]。根据对建筑物物上部结构承承载力的分析析，评估结构构的抗变形能能力。在结构构检测、材料料退化评估、、基础工前沉沉降和承载力力估算、上部部结构承载和和变形的基础础上，制定地地铁施工前剩剩余沉降（差差异沉降）的的建议值，同同时还应确定定其相邻柱基基之间的水平平位移（或相相对水平位移移）的控制值值。建筑物的沉降降破坏3.地铁施工地表表沉降（水平平位移）预测测3.1施工降水的影影响根据地质勘察察资料，在施施工降水时，，应考虑到当当前最不利的的水位降深位位置；同时应应考虑采用哪哪种降水方案案会产生较小小的地面沉降降；估计因降降水导致地层层有效应力增增加而带来的的最不利的地地层沉降值。。对于因施工工降水造成的的沉降值可以以参考文献[1]。如果地铁结构构邻近有风险险很大的建筑筑物，并且降降水可能会对对建筑物产生生较大的影响响时，应进行行专项降水方方案的设计。。3.2暗挖施工过程程的影响采用三维数值值模型，模拟拟在某一施工工工法下的施施工过程，分分析对邻近地地层和建筑物物柱基的影响响方式；利用用已有的实测测数据“标定”数值模型（确确定模型计算算参数）；然然后利用“标定”的数值模型预预测后续施工工工序对建筑筑物沉降的影影响水平。暗挖施工一般般分为4大分部：开挖挖和初支、二二衬、防水、、附属施工顺序一般般为首先施施工附属工程程中的竖井开开挖和初支、、二衬竖井井到达预定深深度后，进行行正洞或辅助助洞的开挖和和初支施工，，开挖和初支支的工序跟设设计方案密切切相关，不知知道设计没法法说初支完完成后挂防水水板，接着绑绑扎钢筋施工工仰拱，再用用模板台车打打拱顶和拱腰腰二衬，正洞洞开挖初支施施工过程中插插入联络通道道、废水泵房房集水井等附附属工程施工工，最后是附附属工程的竖竖井回填。成都地铁暗挖挖隧道4.制定地表沉降降控制标准对于地表沉降降的控制标准准，目前国国内还没有有一个完全的的统一标准，，但无论是设设计单位、还还是施工单位位，都有一个个不成文的规规定，即在浅浅埋暗挖地铁铁施工过程中中，地表沉降降值控制在30mm以内。实际上上，通过我们们对北京地铁铁5号线12个浅埋暗挖区区间、7个浅埋暗挖车车站的地表沉沉降值的统计计分析，，地表沉降值值远远大于30mm（如北京地铁铁5号线蒲黄榆车车站，多数地地表测点沉降降值超过200mm），但周围建建筑物均未出出现危险。因因此对于地表表沉降控制标标准的问题题，应根据据地铁施工范范围内的环境境进行分析。。中旅国际公馆馆下的建筑物物出现裂痕地铁施工致地地面沉降深深圳香蜜湖豪豪宅区现楼陷陷陷翠海花园C1栋楼体出现下下沉隧道开挖完全全要求建筑物物不出现沉降降、变形和裂裂缝等几乎是是不可能的，，只是其大小小而已。问题题的关键在于于如何将其控控制在容许范范围之内。对对此，有关设设计规范做出出了具体的规规定[7]。由于地基不不均匀等因素素产生的变形形，对于砌体体承重结构应应有局部倾斜斜控制，砌体体承重结构沿沿纵墙6～10m内基础两点的的沉降差与其其距离的比值值：对中、低低压缩性土为为0.002，对高压缩性性土为0.003；对于框架结结构和单层排排架结构应有有相邻柱基的的沉降差控制制，单层排架架结构（柱距距为6m）柱基的沉降降量为200mm，框架结构对对中、低压缩缩性土的沉降降差为0.002L，对高压缩性性土的沉降差差为0.003L（L为相邻柱基的的中心距离））；必要时还还应控制平均均沉降量，对对于体型简单单的高层建筑筑基础的平均均沉降量的限限制为200mm。4.1制定沉降控制制标准的依据据（1）国家、部委委、地方政府府部门所颁发发的有关技术标准、规规范、规程；；（2）各区间、车车站的设计、、施工资料（（含变更设计、施工资资料）；（3）房屋安全鉴鉴定部门对于于建筑物外观观检测及结构初评的鉴鉴定报告；（4）地铁施工对对邻近建筑物物影响的的数值计算算及分析预测报报告；（5）国内外类似似工程情况下下施工经验的的参照和借鉴；（6）其他相关规规范、规程及及文件。4.2制定沉降控制制标准的原则则对于同一幢建建筑物，由于于其结构的各各个部分相对对于地铁结构构的空间位置置来说时不同同的，在制定定地面沉降控控制标准时，，可根据结构构的不同部位位的要求分别别制定地面沉沉降控制标准准，而对于建建筑物结构的的不同部位，，不必按照统统一的沉降控控制标准来控控制。因此可可按照分区、、分级、分阶阶段制定沉降降（或差异沉沉降或水平位位移）的控制制标准。分区：是指依依据建筑物上上部结构的不不同形式，采采用不同的控控制指标；分级：根据建建筑物的危险险程度将建筑筑物保护等级级统一划分为为不同的保护护等级；分阶段：是指指将建筑物暗暗挖法施工过过程划分为几几个主要的施施工阶段，对对于每个阶段段，提出阶段段控制指标。。对分区、分级级、分阶段的的详细说明应应根据建筑物物的具体的性性质，基础形形式、建筑物物的位置等进进行综合分析析。4.3建议控制标准准根据以上分析析，建议按四四个方面制定定控制标准：：（1）沉降（如建建筑物为桩基基础和木结构构，则应包括单桩（柱柱）的沉降））；（2）沉降速率（（如建筑物为为桩基础和木木结构，则应包括单桩桩（柱）的沉沉降）；（3）垂直施工方方向相邻基础础之间的差异异沉降；（4）顺地铁施工工向相邻基础础之间的差异异沉降。在城市市区修修建的浅埋地地下工程,在设计与施工工中需要提出出一个控制地地表下沉的标标准。国内现现有的一些城城市地铁施工工引起的地面面沉降允许值值往往是由专专家们为了控控制地下工程程开挖对地面面环境的不利利影响而根据据经验规定的的,通常都采用30mm的控制标准。。某小区地基沉沉降沉降回归曲线线二.建筑物风险控控制措施1、施工过程程监测2、施工过程程控制施工过程监测测监控量测是地地下工程信息息化设计、施施工必不可少少的手段。由由于地铁施工工，必然会对对其周围影响响范围内的建建筑物产生影影响，导致建建筑物出现裂裂缝、倾斜、、甚至倒塌。。因此，应将将建筑物的监监控量测作为为一个重要的的工序纳入到到建筑物的风风险评估中。。在地铁施工过过程中，必须须对土建施工工影响实施全全过程进行监监测、及时提提供监测信息息和预报，以以便评估地铁铁施工对建筑筑物的影响程程度，预报可可能发生的安安全隐患。在在监测过程中中，对各监测测项目的监测测值可采用预预警值、报警警值、极限值值三个等级进进行控制：（1）预警值是在在保证建筑物物不产生破坏坏的前提下所所能达到的最最大差异沉降降值，上述每每一指标的预预警值取为极极限值的60%；（2）报警值是指指当沉降过大大或过快接近近控制值时，，采取必要措措施和手段进进行预防，上上述每一指标标的报警值取取为极限值的的80%；（3）极限值是指指施工过程中中所能到达的的最大的沉降降（或差异沉沉降、水平位位移）控制值值，超过这个个值，建筑物物结构发生破破坏。在上述述每一指标中中的任意一个个到达或接近近极限值时，，应立即停止止施工，报专专家组进行论论证分析，确确定具体措施施；（4）当上述每一一指标小于预预警值时，施施工可顺利进进行；（5）当上述每一一指标中的任任意一个超过过预警值时，，应及时制定和采取必必要措施减小小沉降（或差差异沉降）；；（6）当上述每一一指标中的任任意一个超过过报警值时，，应及时组织专家组进进行论证分析析，并采取相相应防护措施施进行防护，，确保建筑物物结构安全。。如果地铁结结构邻近有风风险很大的建建筑物，应对对该建筑物进进行专项监控控量测方案的的设计。施工过程控制制在前面的分析析中，确定了了各个柱基的的沉降（水平平位移）控制制标准以后，，先选择最优优的施工工法法及辅助施工工工法，在确确定了最优的的施工工法或或辅助工法的的基础上，进进行施工过程程的沉降控制制，保证沉降降在控制范围围之内。（1）施工工法的的优化选择几种可行行的施工工法法（包括对现现有的设计单单位提出的施施工工法）进进行数值模拟拟计算，确定定最佳的施工工工法；在需需要增加辅助助措施时，还还应确论文联联盟WWW.LWLM.COM整理定最佳的的辅助工法。。浅埋暗挖法施施工（2）施工过程沉沉降控制施工过程沉降降控制的应应用在于严严格控制每一一施工步序的的地表沉降值值或水平位移移值，从而最最终到达控制制地表的整个个沉降值和水水平位移值在在控制标准内内，其步骤是是：1）依据现场调调查、工程经经验，参考考计算分析析，在满足建建筑物的结构构承载力的前前提下，综合合考虑经济济技术指标标，确定施工工过程中控制制参数的总的的控制指标；；2）在此基础上上，结合前面面的施工工法法，确定每道道工序的控制制目标。依据据以往经验，，结合理论论、数值计计算，给出每每步控制标准准；3）在施工过程程中，如前一一步施工工序序控制参数在在控制标准范范围内，则继继续施工，如如前一步工序序控制参数超超过该步控制制标准，则调调整以后施工工过程，保证证提出每一道道工序的沉降降控制值；4）总的原则：：在地铁施工工过程中，应应当保证各分分步沉降值不不超标，确保保总沉降值不不超标。三.建筑物的一般般保护和加固固措施1.建筑物保护措措施2.地铁施工加固固措施1.建筑物保护措措施施工前调查所所有在施工影影响范围内的的建筑物，着着重查明建筑筑物的结构形形式、基础形形式、数量、、修建年代、、材质、质量量状况、工作作状态、与地地铁线路的位位置关系等。。当建筑物具具有很大的破破坏风险时，，应遵循“先加固、后施施工”的原则。施工前的主要要加固措施：：（1）根据工程实实际情况，选选择进行地层层注浆、隔离离桩等措施，严严重时可以采采用建筑物桩桩基托换或加加固措施；（2）地层注浆：：从地表或洞洞内注浆加固固地层；（3）隔离桩：从从地表或洞内内施作隔离桩桩；当邻近建筑物物破坏的风险险较大时，应应考虑在地面面或洞内施作隔离桩桩，并对建筑筑物基础进行行处理，控制制基础相邻的地层沉沉降。当建筑物为桩桩基础，可以以考虑实施桩桩间注浆，提提高外侧土体体的固结程度度与密实度，，增加桩底部部承载区域内内的约束，力力求将桩周的的摩阻力损失失降至最低。。从而减小建建筑物本身的的变形程度。。如果建筑物基基础为桩基础础，且桩长较较短，应考虑虑在地面打设设深桩，通过过后植筋技术术承台扩大，，并将部分荷荷载转移至新新增设的深桩桩上，使之能能与短桩共同同承受上部荷荷载，一起抵抵抗后续施工工中的变形。。（4）对建筑物进进行基础托换换或加固。当邻近建筑物物破坏的风险险较小时一般般时，可以边边施工、边加加固，并进行行施工过程量量测监控。当当邻近建筑物物破坏的风险险较小时，可可以先施工、、后加固，即即在施工结束束后，再根据据具体情况确确定是否需要要对建筑物进进行加固。地铁施工加固固措施（1）暗挖隧道严严格遵循“管超前、严注注浆、短进尺尺、强支护、、快封闭、勤勤量测、早成成环、环套环环”的施工原则进进行开挖支护护，控制地层层的下沉量，，同时还应注注意以下事项项：①加密格栅栅钢架，必要要时增加喷射射混凝土厚度度；②施工工中要注意对对施工工艺的的控制，采取取小分块、短短进尺、快封封闭的手段，，减少对地层层的扰动，尤尤其要处理好好拱脚变形的的问题；③在在地铁工程程土方开挖过过程中，洞内内加强横向支支撑，限制土土体的侧向变变形；④施施工中要加强强洞内和地面面建筑物的监监控量测，并并做好记录，，发现问题及及时采取有效效措施并反馈馈信息。（2）地铁工程在在穿越邻近建建筑物时，如如果采取盾构构法施工，应考虑虑以下措施：：①合理设置置土压力值，，保持正面的的平衡，防止止超挖和欠挖挖；②穿越越时降低推进进速度，控制制总推力，减减少土层扰动动；③穿越越前调整好盾盾构姿态，穿穿越时减少纠纠偏次数及纠纠偏量，减少少土体的扰动动；④在穿穿越邻近建筑筑物地段，保保证一次穿过过，不能中途途换刀，如果果实在避免不不了在上部地地段换刀，事事先要准备充充足的预案。。首先从盾构构前部预留的的超前加固装装置对土仓上上部及前方顶顶部的土体进进行注浆加固固，以保持开开挖面稳定不不出现塌方，，然后再对土土仓加气压后后更换刀具。。（3）加强建筑物物的监控量测测，根据建筑筑物的性质、、结构形式、基基础形式等建建立不同的控控制值，通过过监控量测及及时掌握建筑筑物的变形情情况，及时调调整施工工艺艺，确保建筑筑物保护管理理在可控状态态；（4）不良的地质质地段必须采采取特殊的施施工技术措施，如进行地地质改良，缩缩短循环进尺尺等，以防止止沉降超限；；（5）喷射混凝土土施工时应预预留注浆管，，支护完成后压注水泥浆浆或水泥砂浆浆回填背后空空隙，并加固固被扰动土体体；（6）加强洞内外外的注浆措施施，控制地层层沉降。加固工作，建建筑物的移位位工程四.施工完成建筑筑物安全风险险评估在地铁施工完完成后，根据据建筑物地基基基础的最终终沉降值以及及建筑物的倾倾斜量对建筑筑物的地基承承载力、建筑筑物结构的承承载力进行复复核，判断建建筑物的安全全状态以及还还能承受的附附加沉降值或或倾斜量。如如果经过复核核后，建筑物物地基基础或或建筑物结构构承载力接近近甚至超过极极限承载力时时，则应对地地基或建筑物物本身采取加加固措施，以以保证建筑物物的安全使用用。【工程实例-1】延安东路外滩滩天文台已有有一百多年历历史，建筑物物总高度48.65m，其中塔顶12.40m，为工字形铁铁桅杆。整个个结构支承在在直径为14m的桩承台上。。桩承台表面面在地面以下下2.7m处，下方估计计为8～14m洋松桩。延安东路隧道道南线使用国国产网格式机机械化盾构，，隧道直径D＝11.3m，盾构中心线线至地面的垂垂直深度20m，地层损失量量Ve＝（5％～～10％））V0，该该天天文文台台一一侧侧距距隧隧道道中中心心线线最最近近距距离离为为14.5m，另另一一侧侧最最远远距距离离为为25m。工程程所所在在位位置置及及土土层层分分布布如如图图7－34所示示，，隧隧道道穿穿越越的的地地层层为为灰灰色色粘粘土土和和灰灰色色粉粉质质粘粘土土层层，，顶顶部部为为淤淤泥泥质质粘粘土土。。图7-34上海海延延安安东东路路越越江江隧隧道道工工程程位置置及及土土层层分分布布（（尺尺寸寸单单位位：：mm）树根根桩桩隔隔断断方方案案见见图图7-35a），，离离天天文文台台边边缘缘3.5m处，，沿沿隧隧道道轴轴线线推推进进方方向向打打一一排排树树根根桩桩，，相相隔隔0.6m再打打第第二二排排桩桩。。每每排排桩桩桩桩排排墙墙长长度度14m，由由47根桩桩组组成成，，两两排排桩桩共共94根。。桩长长30m，纵纵向向配配筋筋4φφ25，顶顶部部浇浇筑筑截截面面1m××1m的横横梁梁。。树树根根桩桩钻钻孔孔直直径径20cm，中中心心间间距距30cm。在距距排排桩桩16m处设设置置两两组组锚锚桩桩，，用用φ50的钢钢拉拉杆杆与与锚锚桩桩上上的的横横梁梁连连接接，，锚锚桩桩的的尺尺寸寸与与排排桩桩相相同同，，共共设设46根。。图7-35上海海延延安安东东路路越越江江隧隧道道工工程程树树根根桩桩隔隔断断墙墙方方案案在设设计计研研究究中中按按照照派派克克公公式式估估算算地地面面沉沉降降。。地地表表沉沉降降估估算算的的结结果果示示于于表表7-32，其其中中i为最最近近点点和和最最远远点点相相对对差差异异沉沉降降。。上海海延延安安东东路路(南线线)施工工地地表表沉沉降降估估算算表表7-32地层损坏SMAXSX(14.5m)SX(25m)塔尖偏斜Ve=5%V01/19824.6Ve=10%V04311.40.81/9949.1进行行断断面面设设计计时时，，将将前前后后两两排排树树根根桩桩的的组组合合作作用用视视为为一一挡挡土土墙墙，，按按弹弹性性地地基基上上的的连连续续梁梁进进行行内内力力计计算算的的设设计计。。将将作作用用在在墙墙上上的的分分布布荷荷载载简简化化为为均均布布荷荷载载，，对对树树根根桩桩土土体体进进行行断断面面设设计计按按双双向向配配筋筋计计算算。。设设计计中中的的安安全全系系数数一一般般取取3～5。天文文台台树树根根桩桩加加固固工工程程中中进进行行了了现现场场监监测测，，仪仪表表布布置置示示于于图图7－35b），，监监测测的的内内容容包包括括盾盾构构施施工工时时地地表表沉沉陷陷（（或或隆隆起起）），，树树根根桩桩墙墙及及墙墙前前土土体体侧侧向向位位移移，，塔塔顶顶倾倾斜斜等等。。图7-35上海海延延安安东东路路越越江江隧隧道道工工程树树根根桩桩隔隔断断墙墙设设置置方方案案⑴监监测测表表明明，，盾盾构构胸胸板板通通过过前前后后，，地地表表所所呈呈现现的的都都是是隆隆起起，，并并在在垂垂直直于于隧隧道道轴轴线线的的方方向向上上出出现现有有明明显显裂裂缝缝，，但但裂裂缝缝都都未未超超过过树树根根桩桩墙墙加加固固线线；；⑵塔塔身身倾倾斜斜采采用用电电水水准准泡泡和和精精密密经经纬纬仪仪进进行行测测量量，，测测得得的的测测斜斜量量级级仅仅3cm左右，相相应的测测斜度不不超过3°。可见树根根桩墙能能按设计计意图起起隔断墙墙作用。。【工程实例例-2】盾构在高高层建筑筑物下穿穿越。上上海地铁铁静安寺寺站至石石门路站站区间段段，盾构构穿越名名城广场场和向阳阳大厦两两幢高层层、多层层地面建建筑物。。名城广广场位于于南京路路、常熟熟路口，，为地下下两层、、地上六六层框架架结构。。其底板板埋深6.3m，底板厚厚度为1m，底板底底距隧道道顶部仅仅1m。该多层层建筑采采用90根φ600，长35m的钻孔灌灌注桩承承载，基基坑采用用钻孔灌灌注桩加加深层搅搅拌桩围围护，在在盾构通通过的断断面上打打人167根11m的H形钢做钢钢板桩围围护。盾盾构到达达时，钢钢板桩拔拔除，该该盾构通通过。向阳大厦厦结构为为地下一一层，地地面二十十层，基基础底距距隧道顶顶为1.2～1.5m。基础承承载桩为为43根φ1000长67m的钻孔灌灌注桩。。其桩边边距隧道道最近距距离仅为为2m，见图7-38。由于采采取地面面建筑物物基底注注浆加固固，优化化施工参参数和盾盾构内及及时注浆浆，盾构构机安全全