軌道交通對鄰近建筑安全風險評估

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1軌道交通施工對鄰近建筑物的安全風險評估

1.1鄰近地面建筑物安全風險管理

軌道交通暗挖工程施工階段，由于大中型盾構(gòu)設備施工對巖土體產(chǎn)生了擾動，車站周圍鄰近的建筑物必然受到影響，為確保施工階段地面建筑物不發(fā)生不均勻沉降、傾斜等影響使用安全的病害，有必要對地面建筑物當前的狀況進行調(diào)查與評估管理，從理論上預測車站暗挖工程施工對鄰近建筑物的影響程度及范圍，并提前采取相應的措施，保證車站暗挖工程施工過程中建筑物得以滿足安全、適用、有序的運營。為有序的開展工作，按以下步驟進行安全管理:①現(xiàn)場實測、調(diào)查與咨詢，得到評估區(qū)域與周圍建筑物空間位置幾何關(guān)系，擬建車站暗挖工程及附近的主要建筑物及構(gòu)筑物;②軌道交通周圍建筑物的現(xiàn)狀調(diào)查，確定其重要性及合理使用年限，并對其現(xiàn)狀進行評估;③綜合考慮評估區(qū)域地質(zhì)、水文施工方法等因素，預測車站暗挖施工對周圍巖土體及鄰近地面建筑物的影響;④制定車站暗挖工程施工時沉降控制標準;⑤車站暗挖工程施工階段安全管理及控制程序，必要時提出施工對策與鄰近地面建筑的加固措施。

1.2鄰近地面建筑物現(xiàn)狀調(diào)查與評估

資料調(diào)查的目的是確保車站暗挖工程在施工階段地面鄰近結(jié)構(gòu)的安全性，了解及確定施工時可能引起的鄰近地面建筑結(jié)構(gòu)的影響區(qū)域及影響范圍。資料的調(diào)查包括:與建筑物有關(guān)的調(diào)查資料及與車站位置結(jié)構(gòu)有關(guān)的調(diào)查資料:前者主要包括原設計圖紙、竣工圖紙、建筑物的使用條件，原始施工資料等，后者主要包括車站的平面布置圖，車站的的具體縱橫斷面結(jié)構(gòu)形式、尺寸，建筑物與車站的空間位置關(guān)系等。如圖所示，為車站隧道周邊環(huán)境概況圖。對鄰近地面建筑物的現(xiàn)狀進行安全性評估是控制建筑物安全風險管理的關(guān)鍵，此時應根據(jù)建筑物的實際現(xiàn)狀情況采用合適的方法評估，進而準確分析與預測車站暗挖工程的沉降，以便為施工過程中采取相對應的安全防護措施提供依據(jù)。

2工程概況

重慶市軌道交通3號線紅旗河溝車站工程，位于汽車北站東北向50m左右處的一座暗挖車站，呈南北走向，沿紅錦大道下方布設，車站埋深12.0～20.5m，車站高20～31.5m，寬約20～23m。車站為輕軌三號線與地鐵六號線換乘樞紐站，輕軌三號線車站與地鐵六號線車站十字交叉換乘，輕軌三號線位于地鐵六號線之上，共五層。輕軌3號線紅旗河溝站為暗挖地下島式車站起止點樁號為CK13+361.298～CK13+537.998，中心里程CK13+429.398，車站平面尺寸為176.7m×20.5m，有效站臺長度為120m，有效站臺中點軌頂標高為253.357m;地鐵六號線車站為暗挖地下側(cè)式車站，有效站臺中點軌頂標高為246.100m;本次地鐵六號線設計范圍為地鐵六號線與輕軌三號線十字交叉平面部分，地鐵六號線不在本次評估范圍中。車站地面附近主要建筑物為25層的和府飯店，離車站邊線約20m左右。評估相鄰結(jié)構(gòu)物的位置主要是因為軌道交通車站暗挖施工對鄰近地面建筑物的安全性風險大小與軌道交通與建筑物的空間位置、建筑物的用途及車站的結(jié)構(gòu)狀況有關(guān)。

2.1制定鄰近地表的控制標準

對于軌道交通建設引起的鄰近建筑物地表的沉降標準值，一般以淺埋暗挖輕軌車站施工階段，臨近建筑物最大沉降值不超過30mm為宜，且應按地鐵施工范圍內(nèi)的環(huán)境進行具體分析。重慶軌道交通3號線一期工程紅旗河溝車站工程施工過程中雖然出現(xiàn)了最大沉降值大于30mm的情況，但在最大沉降值的范圍并未擴展，未出現(xiàn)危險狀況。在隧道開挖施工中，無法做到完全不允許鄰近地面建筑物出現(xiàn)沉降、變形及裂縫，只能控制變化值的大小不超過規(guī)定限值，因此問題的關(guān)鍵在于如何將變化值控制在規(guī)定的范圍以內(nèi)，一般情況下，參照相關(guān)設計規(guī)范。

2.2車站工程與相鄰建筑物的相互影響

從方案布置圖和設計縱斷面可知，對車站工程可能有影響的相鄰建筑物主要有汽車北站，對C出口(3#通道)可能有影響的相鄰建筑物主要是和府飯店。

2.2.1與和府飯店相互作用

根據(jù)設計資料，和府飯店主要與紅旗河溝車站3#通道有影響，主要是由于和府飯店筏板基礎之上部分在筏板基礎和擋墻基礎之下。3#通道邊墻與其之間的平距為3.66m，和府飯店的基礎外邊緣與通道坡腳連線的傾角為59°，因此和府飯店受紅旗河溝車站3#通道的影響很小，主要影響在于車站工程為施工的順利進行對筏板基礎和擋墻的震動。

2.2.2與汽車北站相互作用

根據(jù)設計資料和平面圖，汽車北站主要對紅旗河溝車站工程南端通風道產(chǎn)生影響。南端通風道從汽車北站下方通過，汽車北站的基礎底面與通風道頂面間巖層厚度約11m，通道處巖石頂板厚度為通風道洞跨的1.19倍，遠大于隧道圍巖塌落高度，成洞條件較好。因此可知該通風道的開挖對上部建筑的影響較小(限于篇幅，此處計算略)。

2.2.3與現(xiàn)有道路的相互作用

車站工程及其附屬建筑物很多地段位移現(xiàn)有交通主干道下，如果其開挖施工方案不當，對現(xiàn)有道路很容易造成破壞，對交通影響較大。

2.3建議對鄰近建筑物的具體保護措施

暗挖工程開工前，詳細調(diào)查施工相鄰建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，包括結(jié)構(gòu)的數(shù)量，受力形式，地基基礎形式，修建及改造加固年代，與地鐵的空間位置關(guān)系等，當發(fā)現(xiàn)建筑物有很大安全風險，應先排除危險，再施工的程序。施工前鄰近建筑結(jié)構(gòu)基礎處理措施:一般情況下，選擇地層注漿及對樁基進行隔離方法，如遇到地質(zhì)條件良好、鄰近建筑物破壞風險較大時，采用樁基托換方式，并在施工過程中對樁基托換部位進行重點施工檢測。根據(jù)具體的實際情況，對車站暗挖工程的安全加固措施為:①和府飯店:建議適當控制藥量或該地段采用人工開挖，以免對筏板基礎和擋墻基礎造成震動破壞，進而產(chǎn)生建筑物的變形沉降。②汽車北站:建議在施工過程中控制掘進長度、限制炸藥量，及時襯砌，避免開挖不當引起地面塌陷③現(xiàn)有道路:建議在施工過程中應控制掘進長度、限制炸藥量，及時襯砌，以免因開挖不當引起地面塌陷。

3車站工程建筑物的最終風險評估

3.1施工階段監(jiān)控

施工監(jiān)測是隧道工程施工過程中必不可少的控制變形，提高安全性的手段。隧道暗挖工程施工，必定會對其頂部及頂部周圍的建筑物產(chǎn)生影響，致使建筑結(jié)構(gòu)整體性產(chǎn)生破壞，使其墻體產(chǎn)生裂縫，基礎產(chǎn)生變形，結(jié)構(gòu)整體發(fā)生傾斜，甚至倒塌。因此，將隧道暗挖工程鄰近建筑物安全性進行風險評估，是施工監(jiān)控的一項重要工序。施工階段必須要對鄰近建筑物的所受影響實施全過程進行監(jiān)控，即使對監(jiān)控資料進行分析、處理及預報，評估暗挖工程對鄰近建筑物的影響按施工監(jiān)控全壽命過程進行監(jiān)控，對可能出現(xiàn)的安全隱患進行及時預報。

3.2施工完成后監(jiān)控

當車站暗挖工程施工完成后，根據(jù)相鄰建筑物的地面或地基基礎沉降及傾斜值對建筑物的承載力進行校核，進而判定建筑物的安全狀態(tài)及剩余變形值。如符合后建筑結(jié)構(gòu)的承載力與極限承載力很接近或大于極限承載力，應對建筑物采用相應的安全保障措施，以保證建筑物的安全及適用性，并在軌道交通的運營階段對建筑物的沉降變形及傾斜值進行跟蹤監(jiān)測。

3.3軌道交通運營階段監(jiān)控

對于軌道交通運營階段，輕軌列車進出車站會對站臺產(chǎn)生動態(tài)慣性力，進而對車站周圍巖土體及鄰近建筑地基基礎及地表沉降產(chǎn)生影響，因此必須對軌道交通周圍建筑進行沉降檢測及監(jiān)控，當?shù)乇淼某两抵颠_到或超過變形限值時，應采取應急加固措施控制鄰近建筑物變形，滿足正常使用要求，并應對當前的建筑物進行二次評估?；谟嬎惴治鎏岢龅膽獙︵徑ㄖ锊扇〉暮侠砘ㄗh，該車站暗挖工程在施工完成后進行了相鄰建筑物地基基礎中心沉降布控。布控于2010年4月3日開始至今，，列出了2010年4月3日至12月31日的和府飯店、汽車北站、現(xiàn)有道路沉降變形最大值變化曲線，可以得到沉降變形差很小，隨時間變化數(shù)值趨于穩(wěn)定，對鄰近地面做出的合理化建議及預防措施合理，實現(xiàn)了車站暗挖工程施工對鄰近建筑產(chǎn)生最小影響，軌道交通的運營未引起鄰近建筑物的適用性降低。

4結(jié)論及建議

軌道交通樞紐工程一般為暗挖工程，對地面的開挖施工會對地面鄰近建筑物產(chǎn)生影響，有必要采取一套行之有效的安全管理辦法對鄰近建筑物的安全性進行研究:①通過構(gòu)件軌道工程暗挖對鄰近建筑物安全管理模型，實現(xiàn)軌道交通在施工及運營階段對鄰近建筑物影響進行監(jiān)測，進而實現(xiàn)軌道交通的正常運營及鄰近建筑的正常使用。②針對具體的車站暗挖工程，預測其開挖施工對鄰近結(jié)構(gòu)的影響及影響程度，構(gòu)建具體的安全管理模型，以指導工程施工。③運用項目建設全壽命周期理論，分別對施工階段、施工后及運營期鄰近建筑物進行具體的監(jiān)測，以保證鄰近建筑物正常使用要求。④安全管理系統(tǒng)的構(gòu)建應根據(jù)工程的實際情況進行修正，使得其具有合理性、科學性及運用性，以利于指導軌道交通工程建設。

5需要進一步研究的問題

考慮施工階段對鄰近地面建筑物的影響時，應針對具體的建筑結(jié)構(gòu)形式，地基基礎的結(jié)構(gòu)形式進行研究分析;同時應考慮建筑物在水平、豎直的位置及高度，結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布情況，內(nèi)部傳力機理，是否會同時受到其他不利荷載影響，有必要進行進一步的研究。

作者:馮力 單位:重慶工商職業(yè)學院