摘要:随着社会的发展,地铁建设项目不断增加。地铁是一项比较复杂的项目,在施工过程中很容易会影响到邻近建筑物的安全。因此为了有效的确保邻近建筑物的安全。需要不断加强安全风险管理。并采取有效的措施进行控制。从而有效的保障地铁安全施工,有效防止安全事故的发生。因此,本文对地铁施工邻近建筑物的影响进行分析,并在此基础上提出地铁施工安全风险管理措施。
关键词:地铁施工;邻近建筑物;安全风险;管理
前言
城市的扩张,迫使人们极力开发地下可利用空间,以便解决城市各种交通、供水、供电、停车等空间问题。在地面建筑物密集的城市中心,地下的开挖会扰动岩土体,并引起洞室周围的地表变形和位移,一旦变形和位移幅度超过邻近建筑物的承受范围,将会对将建筑物的正常安全使用产生影响,因此,地铁施工必须做好周边建筑物调查,并根据调查结果对风险进行评估,提出相应对策。
1、隧道施工对地表及邻近建筑物的影响
1.1隧道施工引起地表沉降的作用机理
在地铁隧道施工中,周围土层受到扰动,释放了土体中的原有应力,导致土体原有平衡状态遭受破坏,致使土体易发生弹塑性变形现象,进而引发地表沉降。
①地面沉降。在盾构掘进时,若开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向应力,则会引起开挖面前上方土体下沉;在盾构施工后,若隧道外围建筑空隙未能进行及时填充,则会破坏土体原有的三维平衡状态,使周围土体向盾尾空隙移动,造成地面沉降;衬砌背后的空洞未能及时进行压浆充填处理,也会引发地面沉降。
②固结沉降。固结沉降是指地层因孔隙水压变化而引发的地表沉降。在隧道降水后,土体内的孔隙水压力逐步减小,使得附加压力转移到土颗粒上,导致土体被压缩和固结,最终引发地表沉降。此外,土体结构还会随着时间的推移形成长期的压缩变形,产生次固结沉降。
1.2隧道施工对邻近建筑物的影响
在地铁隧道施工中,会引起地层扰动,引发隧道周围应力应变场变化,并对邻近建筑物基础的稳定性造成一定影响,严重时甚至会造成建筑物结构变形、倾斜或倒塌。损害主要包括以下几种形式:
①建筑物倾斜引起的损害。地铁施工时,如果地表沉降不均匀,就会导致地表倾斜,地表原始坡度发生变化,特别是相对于构筑形状奇特、类似倒金字塔状的建筑物,如果这类建筑物的倾斜会引起重心失调,产生应力重分布,严重破坏到建筑物的构造。
②由曲率引起的损害。地铁施工导致地面移位和变形,地表会形成曲切面,会影响到建筑物的正常安全使用。
③由地表水平变形引起的损害。施工时受地表的水平影响主要来源于拉伸和压缩,这种变化对建筑物结构产生的损坏比较大,会减少建筑物的使用寿命。
2、周边建筑物的安全风险评估
评估建筑物的安全风险,首先应当评估建筑物的现状,预测施工工程将会对建筑物产生的影响,制定可以保护建筑物使用安全的措施,使施工工程在建筑物安全的情况下正常使用。
2.1建筑物资料调查
调查资料是为了了解地铁于邻近建筑物的结构和位置以及二者之间的空间位置关系。需要准备的调查资料有:工程地质报告、原设计图、竣工图、竣工验收文件、检查观测记录、事故处理报告、例次加固和改造设计图,另外还要获得有关原始施工材料和建筑物使用条件的资料。特别是主要结构的裂缝等缺陷和破损要进行详细记录和拍摄,对裂缝较大的建(构)筑物,请第三方鉴定;对四层以上(根据结构形式和高度)的建(构)筑物进行垂直测量。根据这些资料和建筑实物进行检查核对和分析。
2.2对建筑物现状进行评估
在施工前,还要对建筑物现状进行评估看看是否达到施工标准。地铁的施工是在地下打通一条隧道,所以对地面上的建筑物的沉降影响非常大。首先,要依据现有沉降数据,然后推算出剩余的承受能力,最后确定周围建筑物的沉降能力是否达到施工的承受范围之内,考察不只是为得到数据,更重要的是为估算打下良好的基础。
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2.3建立模型对施工影响进行模拟
隧道开挖一定会对地表及周围建筑物产生影响,若想得到标准的安全指数及影响程度的大小,就可以采用建立模型的方法。建立三维模型,模拟施工过程中对临近建筑物及地表带来的影响。在建立模型时,用收集到的数值作为参考数值,预测施工过程中建筑物的沉降值以及地表所受影响的大小。
3、隧道施工中邻近建筑物安全风险管理措施
3.1加强隧道施工方法选择
在地铁隧道施工中,应根据我国地质条件特点采取浅埋暗挖法或盾构法进行施工,有效控制爆破或机械开挖对邻近建筑物安全造成的不利影响。
①浅埋暗挖法隧道施工严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”施工原则。隧道施工注重地层的和预加固和强支护,严格控制地表沉降,尽量减少隧道开挖对围岩的扰动为原则,并通过现场监控量测指导设计和施工。
②盾构施工首先根据工程地质、水文条件、地上建筑物、地下构筑物及周边环境等情况和工程特点进行盾构机选型及适应性评估,日常做好盾构机维修、改造和保养,保证盾构机设备正常工作;其次做好盾构施工技术参数控制,重点控制土仓压力、推进速度、注浆压力等主要技术指标,同时做好管片拼装及同步注浆、二次注浆控制。
③在施工全过程中加强现场量测监控,为指导施工提供可靠依据。
3.2优选辅助施工方法
在地铁施工之前,要根据围岩条件、工程进度要求、工程所在地环境以及机械设备配套情况,优选辅助施工方法,避免地层出现塌方、沉陷问题。为了保证地铁施工中的邻近建筑物安全,应当采用改善整体围岩和掌子面上方围岩的辅助施工方法,如注浆法、管棚法、冻结法、水平高压旋喷法、垂直锚杆法等。
3.3制定科学合理的降水方案
在施工前要依据地质勘察资料比较水位的降深位置,制定一个使地面沉降程度较小的降水方案,进行降水引起地面沉降验算,降水方案必须进行专家论证。降水对地面上周围的建筑物也会造成较大的影响,施工中需严格做好降水监测及周边建筑物变形监测。
3.4加强邻近建筑物的安全风险管理
①在保证建筑物安全使用的前提下,对建筑物进行加固处理,提高建筑物自身承受变形的能力。对于基本完好、安全隐患小的邻近建筑物,要对建筑物的裂缝进行处理;对于局部裂缝较多、安全隐患大的邻近建筑物,要根据损坏部位的具体情况制定加固方案。
②将地铁施工对地层造成的扰动控制在邻近建筑所能承受的范围内。对邻近建筑进行安全风险评估,对于安全风险较大的建筑物而言,要在地铁施工的全过程中采取有效管理措施,确保建筑物正常使用。
3.5制定安全风险应急预案
在地铁工程建设中,要制定有效的风险应急预案,对安全事件作出快速响应,以便在有效时间内合理组织和利用应急资源,将安全事件的损失降至最低。具体可用采取如下措施:加强建筑物变形情况监控,根据监测数据,结合工程地质资料、施工设计、机械配置等情况,制定应急措施。根据地面和建筑物的变形情况,制定二次补浆措施,尤其要对沉降较大的部位及时进行二次补浆。
结语
在地铁工程建设中,因地层扰动、地面沉降会对邻近建筑物的安全使用构成巨大威胁,会导致邻近的建筑物裂缝、倾斜、坍塌的可能,所以在施工前要做好严密的调查工作,施工中还要做好监测工作和对邻近建筑物的加固措施的管理工作。制定风险应急预案等措施,加固邻近建筑物、优选辅助施工方法、以及提高地铁施工安全管理水平,将地铁施工对邻近建筑物的影响降至最低。
参考文献
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论文作者:吴超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/12
标签:建筑物论文; 地铁论文; 地表论文; 隧道论文; 盾构论文; 措施论文; 地层论文; 《基层建设》2019年第16期论文;