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摘要：当前，中国各地城市化建设步伐加快，城市交通拥挤问题日益严重。只有大量使用公共交通系统，特别是地铁作为城市交通的骨干，才能有效缓解各类交通拥堵问题，提高城市交通效率。从21世纪初开始，使用盾构建造地铁隧道成为一种流行的方法。盾构产生的地层扰动比其他隧道施工方法小得多，但仍不能完全避免对周围土层的扰动。建筑物在侧面或接近地面时，建筑物所造成的土壤流失，必须或多或少影响建筑物，使其沉降或倾斜，影响其安全。文章针对盾构隧道施工对邻近建筑结构的影响分析进行了详细的阐述，内容仅供参考。
关键词：盾构隧道；施工；邻近建筑结构；影响分析
1研究背景及意义
新中国成立以来我国经济快速发展，地下铁路的建设和运营经历了从无到有，日益成熟的过程。进入21世纪后，随着人口密度的增大，人们生活水平的提高，城市建设的进程加快，城市地下空间不断地被人们开发加以利用。为了更好的缓解地面交通的压力，完善国家设施建设，补充人类的地上使用空间，响应国家对土地资源的可持续发展战略，各城市的地下轨道交通建设将迎来一个快速发展的阶段。现今，我国越来越多的城市拥有非常便利、快速、安全、高效的地下交通系统。截止到2016年底，我国众多城市如北京、上海、广州、天津、重庆、南京、武汉、长春、深圳、大连等多个城市先后建成多条城市地铁线路并将城市地下轨道交通线路投入使用，总里程达3000公里之多。地铁作为现代城市的主要交通干线，其自身的安全性非常重要，同时，随着城市的建设发展，地上各种邻近地铁隧道的建筑物的安全与稳定也至关重要。然而，地铁隧道线路的设计和施工必然要与现有建筑物或在建中的建筑相毗邻或在建中。这意味着地铁隧道的修建将对周围的土壤产生干扰，并影响到邻近建筑物的稳定性。城市地铁大多在市区里。上面有大量的建筑物。普通隧道石工坊法难以应用。例如，开掘法的缺点和限制使得隧道无法施工。盾构法施工地铁隧道具有质量高、效率高、安全、环保、自动化和信息化程度高等优点，不容易受到气候和地质条件的限制。在城市地铁建设之前，进行线路规划和设计。一方面考虑地铁的建设，以解决相应的地面交通拥挤问题。区间车站和线路经常选择繁忙地区和地面拥挤的路段，这取决于现有建筑和城市轨道交通规划的要求。限制。地铁线路近距离通过建筑物的情况越来越多，城市地铁建设的规模和范围不断扩大。在这种情况下，新建、扩建、改建地铁隧道往往会导致地铁车站在线路旁通过相邻的建筑形成，甚至与建筑的地下室相交。也会导致交叉兴建多条线路，并在交汇处兴建大片区域。地铁车站的开挖等现象，郑州地铁5号线商英街站至腾飞路站段经过航海路十七里河桥梁。另一方面由于地铁线路及区间站的修建，交通便利的前提下将会不同程度地带动沿线地段的经济发展和建设。城市综合体的分布越来越广，高层建筑密集群将会不断扩展。因此，在地铁隧道线路上会新建大量密集的建筑群体。这就严格要求隧道施工时既保证自身的安全与稳定，也要保证周围土层变位和建筑物的影响在规定范围内，否则土体损失过大土体变形严重超限将会严重危及邻近建筑物和地下管线以及周围道路，破坏它们的安全状态甚至造成重大工程事故。例如，土体损失过大沉降位移值超限会造成周边道路及地下管线的开裂破损，建筑物基础差异沉降超出安全范围会导致建筑物结构的倾斜、失稳破坏等。
为了防止和解决实际地铁隧道施工中可能出现的工程问题，盾构法隧道施工对邻近建筑的冲击效应及冲击规律的分析研究，已成为岩土工业的首要任务。对新地铁隧道地表沉降变形的研究和分析相当成熟。对新建工程的施工或地铁隧道附近基坑的开挖对现有地铁隧道的影响也进行了深入、综合的研究。但是，对新隧道施工周围土体变形和建筑物沉降变形的研究相对较少。本文的研究内容与工程实践密切相关。通过评价盾构隧道施工对近距建筑物的影响范围和影响，确定与邻近建筑物的合理距离范围具有一定的参考价值。为地铁线路规划提供依据，并为工程实例提供相关指导。
2对邻近建筑物的影响
对于基础埋深较浅的建筑物，其基础四周地层移动的影响可以忽略，仅考虑基础底部土层变形的影响，且为方便分析，认为底部变形和地表变形一致。其受到的影响主要有以下两个方面:
2.1地表水平变形对建筑物的影响
地表的水平变形指地表的拉伸和压缩，它对建筑物的破坏作用很大。建筑物抵抗拉伸的能力远远小于抵抗压缩的能力，在较小的地表拉伸下就能使其产生裂缝，尤其是砌体房屋。深基础的建筑物不仅受到基础底部土层变形的影响，还受到基础四周地层变形的影响。对于深基础中的桩基，受到的影响主要有下列三方面:
2.1.1桩周土沉降引起的负摩阻力导致桩的附加沉降;
2.1.2土体侧向变形引起的桩的侧向变形;
2.1.3当桩底在隧道上方时，桩底土的沉降和土性变化引起桩端承载力的部分或全部丧失而引起桩的沉降。
2.2地表垂直变形对建筑物的影响
建筑物一般对地面的均匀沉降不敏感，建筑物破坏的主因是不均匀沉降。表面沉降差值常导致结构构件被剪切变形破坏。尤其是框架结构对沉降差普遍敏感。地面的倾斜对底层面积小、高度大的建筑物有很大的影响。它会导致高耸建筑的重心倾斜，造成应力再分配。当倾斜大时，建筑物的重心也会落在基地范围以外，导致它断裂或倾倒，但这是罕见的。表面曲率是正的和负的。在表面负曲率的影响下，建筑基础就像两端支撑的梁。中间部分悬挂，上部按下，下部拉动。这座建筑很容易产生八形裂缝。在表面曲率的影响下，建筑地基两端悬空，上部被拉，下部被压，很容易使建筑产生倒八角形裂缝。
3地铁隧道施工时建筑物风险控制措施
3.1施工进程监测
监控量测是地下工程信息化规划、施工必不可少的手法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因为地铁施工，必定会对其周围影响规模内的建筑物产生影响，致使建筑物呈现裂缝、歪斜、乃至坍毁。因而，应将建筑物的监控量测作为一个重要的工序归入到建筑物的危险评价中。
在地铁施工进程中，有必要对土建施工影响施行全进程进行监测、及时供给监测信息和预告，以便评价地铁施工对建筑物的影响程度，预告可能发生的安全隐患。在监测进程中，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操控。
3.2施工进程操控
前面的剖析中，断定了各个柱基的沉降（水平位移）操控规范今后，先挑选最优的施工工法及辅佐施工工法，在断定了最优的施工工法或辅佐工法的根底上，进行施工进程的沉降操控，确保沉降在操控规模之内。
3.3建筑物保护办法
施工前查询一切在施工影响规模内的建筑物，侧重查明建筑物的布局方式、根底方式、数量、建筑时代、原料、质量情况、作业状况、与地铁线路的位置联系等。当建筑物具有很大的损坏危险时，应遵从“先加固、后施工”的准则。
3.4地铁施工加固办法
加密格栅钢架，必要时增大初支厚度；施工中要注意对施工工艺的操控，采纳小分块、短进尺、快关闭的手法，削减对地层的扰动，尤其要处理好拱脚变形的疑问；在地铁工程土方开挖进程中，洞内加强横向支撑，约束土体的侧向变形；施工中要加强洞内和地上建筑物的监控量测，并做好记载，发现疑问及时采纳有用办法并反应信息。
地铁工程在穿越附近建筑物时，假如采纳盾构法施工，应思考合理设置土压力值，坚持正面的平衡，避免超挖和欠挖；穿越时下降推动速度，操控总推力，削减土层扰动；穿越前调整好盾构姿势，穿越时削减纠偏次数及纠偏量，削减土体的扰动；在穿越附近建筑物地段，确保一次穿过，不能半途换刀，假如真实避免不了在上部地段换刀，事先要预备足够的预案。首先从盾构前部预留的超前加固装对土仓上部及前方顶部的土体进行注浆加固，以坚持开挖面安稳不呈现塌方，然后再对土仓加气压后替换刀具。
3.5施工完结建筑物安全危险评价
在地铁施工完结后，依据建筑物地基根底的结尾沉降值以及建筑物的歪斜量对建筑物的地基承载力、建筑物布局的承载力进行复核，判别建筑物的安全状况以及还能接受的附加沉降值或歪斜量。假如通过复核后，建筑物地基根底或建筑物布局承载力挨近乃至超越极限承载力时，则应对地基或建筑物自身采纳加固办法，以确保建筑物的安全运用。
3.6沉降控制措施
盾构隧道施工产生的地层扰动影响建筑物的稳定和安全，如何保证隧道施工下穿或者邻近建筑物的稳定与安全，尽量减少对建筑物的损坏，成为隧道线路规划设计与施工的重要考虑因素。隧道施工、周围土体和邻近建筑物三者互相影响，控制建筑物受隧道开挖施工影响的措施从以下三方面考虑:施工控制、土体加固和建筑结构加固。
3.6.1施工控制
施工前制定好完善合理的施工组织设计与施工管理制度，确保隧道顺利连续施工以及管理人员协调好施工现场。对盾构机设备进行完善的检修并且配备好所需备件以及技术人员的配备调度，预测隧道施工对地层扰动及建筑物的影响，优化施工参数。
施工中盾构机前进时严格控制盾构机掘进压力、掘进速度、挖土量和出土量等，避免超挖或者欠挖引起的地层损失。盾构通过后及时注浆，严格控制注浆量、注浆压力以及二次补浆。另外要确保盾构沿设计轴线前进，减小盾构的纠偏量，以及盾构的前进姿态同样要符合设计要求避免“抬头”“叩头”引起的土层损失。在施工过程中还应当加强监测工作，合理布置监测点，对盾构施工可能引起较大位移处加强监测。
3.6.2土体加固
当盾构隧道施工引起的地层损失可能超出安全值时，就要对土体进行加固措施，通过注浆、喷射搅拌等相关的土体加固方法可以增加土体的强度和刚度，从而减少隧道施工引起的地层损失。
盾构隧道引起建筑物基础附近土体位移较大超出限值时，也需要对建筑物地基进行加固，普通的土体加固方法也可适用，另外对建筑物基础外设置隔离桩例如钻孔灌注桩、高压旋喷桩等措施，可有效地阻止盾构机施工对建筑物基础周围土体的扰动变形，从而减少对建筑物的影响。但此方法应用的前提条件是要求建筑物基础与隧道之间有一定的空间可以进行隔离桩的施工。
3.6.3结构加固
建筑物本身具有抵抗变形的性能，例如基础刚度，上部结构刚度，基础的尺寸和形状等。对建筑物上部结构进行加固可以增设加固墙、柱间支撑等方式增加建筑物的刚度抵抗变形。对建筑物基础加固例如桩基础加固可以采用桩基托换的方法。桩基托换的方法是用新的特定桩代替原有某部分桩基作为建筑物的传力构件承担上部建筑荷载，改善原有地基的应力应变状态，取得加固建筑物基础减少隧道引起基础沉降的效果。在隧道施工前，应对线路区间上的建筑物进行详细勘察，确定好建筑物沉降或者倾斜的控制标准，对受隧道影响超限的建筑物提前做好保护措施或者加固措施。
4、结束语
地铁隧道施工势必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，从而造成其正常使用功能的丧失。由于地铁施工多处于市区，地铁隧道对衬砌、建筑物的内力和变形的要求非常严格，因此有必要研究地铁隧道邻近建筑物施工时的相互影响作用，同时努力建立起相关的损害评价标准，从而在保证邻近建筑物整体安全的前提下，在狭窄的地下空间安全有序的进行地铁施工。
参考文献:
[1]卿伟宸，廖红建，钱春宇.地下隧道施工对相邻建筑物及地表沉降的影响[J].地下空间与工程学报，2018，l(6):960-963.
[2]徐永福，陈建山，傅德明.盾构掘进对周围土体力学性质的影响[J].岩石力学与工程学报，2017，22(7).
论文作者:毛丹峰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/18
标签：建筑物论文; 隧道论文; 盾构论文; 地铁论文; 基础论文; 地层论文; 地表论文; 《防护工程》2018年第27期论文;